La carrera por desarrollar baterías de estado sólido para coches eléctricos hace tiempo que empezó, pero de momento ningún fabricante ha conseguido hacerlas viables a gran escala. Sin embargo, la esfera científica sigue investigando y Samsung ha publicado un estudio sobre este tipo de baterías de electrolito sólido con las que promete más seguridad, mayor vida útil y más rendimiento.
¿Cómo? Utilizando en el ánodo una capa compuesta por plata-carbono.
Un volumen reducido y una vida útil de 1.000 cargas
Los investigadores de Samsung (puedes ver a tres de ellos en la imagen de portada) han querido abordar uno de los principales problemas a los que se enfrentan las baterías de iones de litio convencionales: las dendritas que provocan los ánodos de metal de litio.
Las dendritas son las cavidades internas que evidencian el deterioro de la batería tras varios ciclos de carga y descarga y aumentan su inflamabilidad, y por lo tanto reducen la seguridad.
Actualmente, todas las ramas de investigación de baterías alternativas a las de iones de litio se centran en resolver tres problemas principales: densidad de energía baja (que induce a una autonomía menor), problemas de seguridad (sobrecalentamiento e incendios) y una vida útil corta tras determinados ciclos de carga y descarga, como ocurre con las baterías de litio-azufre, que si bien gozan de una mayor densidad de energía, tienden a tener una vida útil más corta.
Para abordar estos temas los científicos han de centrar el tiro en el ánodo de la batería, el cátodo y el material electrolítico a través del cual pasan los iones cargados durante las fases de carga y descarga.
Según explica el gigante surcoreano, el equipo ha descubierto recientemente que la incorporación de una capa de plata-carbono (Ag-C) en el ánodo de una celda prototipo permitió que la batería admitiera una mayor capacidad, una vida útil más larga y mejoró su seguridad general.
Con 5 µm (micrómetros) de grosor, la capa de nanocompuesto Ag-C ultradelgada permitió al equipo reducir el grosor del ánodo y aumentar la densidad de energía hasta 900 Wh/L. De hecho, los investigadores aseguran que este prototipo de batería permitiría que un coche eléctrico viaje hasta 800 km entre cargas y presenta además una vida útil de 1.000 cargas.
Esta fina capa de plata-carbono también les permitió, aseguran, hacer su prototipo aproximadamente un 50 % más pequeño en volumen que una batería de iones de litio convencional.
De momento se trata de otra investigación más que podría dar un impulso a las baterías de estado sólido. A finales de 2019 el laboratorio de baterías de la tecnológica IBM descubrió una aleación de materiales que no precisa de ingredientes conflictivos.
Así, este diseño de batería utiliza un material de cátodo libre de cobalto y níquel, además de un electrolito líquido, cuya combinación demostró una capacidad para suprimir las dendritas de metal de litio durante la carga, reduciendo así la inflamabilidad.
IBM cree que esta nueva batería tiene un coste de desarrollo más bajo que el de las baterías de iones de litio, un tiempo de carga más rápido, mayor densidad de energía, una alta eficiencia energética y baja inflamabilidad.
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