Las baterías de estado sólido son consideradas el santo grial del coche eléctrico. Casi todos los fabricantes y numerosas universidades técnicas de prestigio trabajan en su desarrollo y futura industrialización. Una de ellas es el Instituto Fraunhofer de Dresden, en Alemania.
El prestigioso instituto ha puesto en marcha un nuevo proyecto de investigación para desarrollar prototipos de celdas basadas en azufre, que el equipo espera que sean "muy ligeras y rentables", mientras que otro componente garantizará la longevidad de la batería.
Denominado MaSSiF (por Material Innovations for Solid-State Sulfur-Silicon Batteries), el proyecto ha recibido una ayuda federal de 2,9 millones de euros y se presenta como uno de los más prometedores en su campo.
Las baterías de estado sólido basadas en sulfuro (azufre) se consideran una posible tecnología sucesora de las actuales baterías de iones de litio. Estas nuevas baterías nos prometen una mayor densidad energética (más energía concentrada en baterías más pequeñas y ligeras) y una mayor estabilidad (que aceptan más cargas rápidas sin experimentar daños).
La combinación con azufre como material activo del cátodo resulta especialmente prometedora. Libre de componentes críticos, como el cobalto y el níquel utilizados en las baterías de iones de litio, se usa una combinación de litio-azufre que permite alcanzar elevadas densidades de energía.
El problema es que esa densidad energética se hace en detrimento de los ciclos de carga y la estabilidad de la batería al usar un ánodo de litio metálico. Es decir, no tiene una vida útil larga y no acepta cargas rápidas.
Las investigaciones actuales parecen centrarse en el ánodo más que en el electrolito, ya que la mayoría parecen apostar por el azufre. En el marco del proyecto "MaSSiF", el equipo de Fraunhofer pretende usar silicio como material del ánodo para "mejorar significativamente" la vida útil de los ciclos de las celdas. Consideran que la combinación de un electrolito sólido litio-azufre con un ánodo de silicio es la más prometedora en la actualidad.
Objetivo: reducir los costes de la batería
En términos de densidad energética y longevidad, Fraunhofer apunta a 350 Wh/kg y una vida útil de más de 300 ciclos. En comparación, una batería de iones de litio tiene una densidad energética de entre 260 y 270 Wh/kg. En ese aspecto es una gran mejora, sin embargo, otros desarrollos apuntan a densidades muy superiores, como la nueva batería de CATL, con densidades de hasta 500Wh/kg.
Además, la vida útil avanzada nos parece bastante corta. Para hacernos una idea, la batería de un smartphone, también de iones de litio, tiene una vida útil de al menos 500 ciclos, mientras que la de un coche eléctrico debería aguantar, en teoría, entre 1.000 y 2.000 ciclos, según las marcas y los modelos.
El interés de esta investigación está en los costes que tendría una batería de este tipo. El uso de materiales más económicos y sostenibles, como el silicio, tienen por objetivo reducir los costes de producción.
Actualmente, la batería es el elemento más caro de un coche eléctrico, es el que hace que sea unos 10.000 euros más caro que una versión equivalente con motor de gasolina.
Si las investigaciones realizadas en Fraunhofer llegan a buen puerto, servirían así de base para seguir investigando la vía del azufre y el silicio de cara a una futura industrialización de una batería de estado sólido, ya no tanto con el foco puesto en la longevidad y las cargas rápidas, sino en el coste.