¿Jaque mate de las baterías de estado sólido? Este electrolito reduce el coste en un 90 %

Si bien la tecnología de baterías de estado sólido debe mejorar todavía en lo que a estabilidad y rendimiento respecta, quizá el principal escollo es su elevado coste de fabricación.

Pero quizá esto pronto sea cosa del pasado, pues el nuevo diseño de batería de estado sólido ideado por científicos de la USTC china ataca de lleno este problema.

Este nuevo diseño podría funcionar de manera equivalente a las tecnologías de baterías de próxima generación, pero a un coste del 10 % del original, lo que representa un avance significativo en este campo.

Este tipo de innovaciones sugiere que la industria de baterías de estado sólido está en el umbral de una transformación significativa

El componente clave de esta innovación es un nuevo electrolito sólido que elimina la necesidad del costoso sulfuro de litio (Li2S). Este avance permite una reducción drástica en los costes de producción, haciendo que estas baterías sean más accesibles.

Según informan los medios de comunicación chinos, este desarrollo podría posicionar a China a la vanguardia en la carrera por dominar el mercado de las baterías recargables, ya que las de estado sólido son consideradas por muchos como el futuro.

Avances en las baterías de estado sólido

Las baterías de estado sólido se diferencian de las tradicionales en que utilizan electrolitos sólidos en lugar de los electrolitos de polímero líquido o en gel que conducen iones entre los electrodos.

Estas baterías prometen resolver los problemas de capacidad y seguridad que presentan las baterías tradicionales de iones de litio, con los electrolitos sólidos de sulfuro jugando un papel crucial en su desarrollo.

Los óxidos o sulfuros pueden ser utilizados como cátodo para aumentar la densidad de energía en estas baterías. Los sulfuros, debido a su rendimiento superior, se consideran la opción más prometedora para el uso práctico futuro, aunque su alto coste ha sido un obstáculo hasta el momento.

El coste de los electrolitos sólidos de sulfuro es notablemente alto, superando los 195 dólares por kilogramo, mientras que para una adopción generalizada el coste debería estar por debajo de los 50 dólares por kilogramo.

Este desafío se debe en gran parte al complejo proceso de síntesis que depende del costoso Li2S. Según Ma Cheng, investigador de USTC, a pesar de los esfuerzos globales por reducir estos costes, ha sido difícil alcanzar este objetivo.

Reducción de costes en electrolitos de sulfuro

Para enfrentar el problema de los altos costes, el equipo liderado por Cheng ha desarrollado un nuevo material llamado LPSO, que no requiere sulfuro de litio. Este electrolito se sintetiza a partir de dos compuestos económicos, reduciendo el coste del material a solo 14,42 dólares por kilogramo, menos del 8 % del coste de las materias primas para otros electrolitos sólidos de sulfuro.

A pesar de su bajo coste, el LPSO mantiene los beneficios clave de los mejores electrolitos de sulfuro, incluyendo la compatibilidad con ánodos, lo que garantiza la estabilidad del rendimiento. Además, se combina bien con ánodos de alta densidad de energía como el litio, el metal y el silicio. Una batería fabricada con LPSO y litio metálico ha demostrado más de 4.200 horas de ciclos estables a temperatura ambiente.

No obstante, Ma Cheng enfatizó que aún se esperan mejoras en el rendimiento y que su equipo está trabajando activamente para lograr estos avances.

En un contexto más amplio, Toyota también ha avanzado en esta tecnología, afirmando haber desarrollado una batería de estado sólido que podría reducir a la mitad los costes, el peso y el tamaño de las baterías para vehículos eléctricos.

Esta nueva arquitectura de batería promete un alcance de 1.200 kilómetros y tiempos de carga rápida de aproximadamente 10 minutos, con planes para comenzar la producción de automóviles con esta tecnología en 2027.

Este tipo de innovaciones sugiere que la industria de baterías de estado sólido está en el umbral de una transformación significativa, lo que podría tener un impacto profundo en la adopción de vehículos eléctricos y otras aplicaciones que requieren almacenamiento de energía eficiente y asequible. ¿Acelerará esto el descubrimiento de la USTC?