![\"\"](\"https:\/\/battery9999.com\/wp-content\/uploads\/2021\/07\/bateria-de-electrolito-768x432-300x169.jpg\")
<\/p>\n\u00c1LVARO SAURAS\u00a0 14\/07\/2021<\/p>\n
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El electrolito es un elemento clave en las bater\u00edas. Y los electrolitos de estado s\u00f3lido van a permitir construir bater\u00edas m\u00e1s estables, seguras, duraderas y compactas\u2026 adem\u00e1s de menos t\u00f3xicas. Representan, en otras palabras, la evoluci\u00f3n definitiva de las bater\u00edas.<\/span><\/p>\n Antes de comenzar, vaya una advertencia por delante: con este art\u00edculo no pretendemos sentar c\u00e1tedra sobre el futuro de la\u00a0tecnolog\u00eda<\/a>\u00a0de electrolito s\u00f3lido, predecir su evoluci\u00f3n o anticipar qu\u00e9 empresas o soluciones ser\u00e1n l\u00edderes en este campo en el futuro, sino s\u00f3lo de explicar el concepto que hay detr\u00e1s, porque la expresi\u00f3n \u2018electrolito s\u00f3lido\u2019 se empieza a volver omnipresente. A diferencia de lo que ha ocurrido con la evoluci\u00f3n de las bater\u00edas de iones de litio convencionales, los fabricantes comienzan a invertir grandes sumas en participar o tomar el control de empresas dedicadas a esta tecnolog\u00eda, como est\u00e1 ocurriendo con\u00a0Volkswagen<\/a>\u00a0y Quantum Scape o\u00a0BMW<\/a>\u00a0y\u00a0Ford<\/a>\u00a0con Solid Power (ambas, marcas norteamericanas forjadas hace una d\u00e9cada en laboratorios de materiales de prestigiosas universidades).<\/p>\n Sin embargo, aunque ya se ha vuelto lo bastante prometedora como para estar seguros de que es el futuro, el electrolito s\u00f3lido sigue siendo una tecnolog\u00eda compleja y en evoluci\u00f3n y, al igual que otras tecnolog\u00edas revolucionarias (como, por ejemplo, el grafeno), se trata de un negocio que ofrece beneficios potenciales tan grandes como los riesgos e inversiones a medio y largo plazo que entra\u00f1a.<\/p>\n Las bater\u00edas de estado s\u00f3lido ser\u00e1n notablemente m\u00e1s peque\u00f1as y ligerasque las actuales<\/p><\/blockquote>\n Como suele ocurrir con los grandes inventos (pensemos, por ejemplo, en la energ\u00eda nuclear), detr\u00e1s del electrolito s\u00f3lido se esconde un concepto relativamente sencillo: resolver unos pocos obst\u00e1culos presentes en el camino hacia la construcci\u00f3n de una bater\u00eda recargable perfecta.Ir\u00f3nicamente, la bater\u00eda perfecta existe desde hace a\u00f1os, y est\u00e1 al alcance de cualquiera en muchos establecimientos o en Internet. No tienes m\u00e1s que googlear \u201cEnergizer Ultimate Lithium\u201d y podr\u00e1s hacerte con un paquete de pilas plagado de afirmaciones que suenan demasiado buenas como para ser verdad, como que duran m\u00e1s que cualquier otra pila del mundo o pueden almacenarse durante 20 a\u00f1os sin que pierdan carga. Pero\u2026 son verdad.<\/p>\n Si tienes curiosidad, incluso puedes abrir una (o mejor, buscar un v\u00eddeo en Internet de alguien haci\u00e9ndolo). Comprobar\u00e1s que, en su interior, cada una de esas bater\u00edas cuenta con una triple l\u00e1mina enrollada compuesta por litio met\u00e1lico (el \u00e1nodo o polo negativo), un separador de pl\u00e1stico (el electrolito, compuesto esencialmente por una l\u00e1mina muy porosa de poli\u00f3xido de etileno) y un fino polvo de sulfuro de hierro (una sustancia parduzca que reacciona con la humedad del aire para emitir un compuesto putrefacto llamado sulfuro de hidr\u00f3geno o H2S). En efecto, las Energizer Ultimate Lithium son pilas de litio\/sulfuro, y con ellas podr\u00eda construirse una bater\u00eda para coche el\u00e9ctrico que ser\u00eda aproximadamente 10 veces m\u00e1s ligera y peque\u00f1a que las actuales. S\u00f3lo tienen un \u2018peque\u00f1o\u2019 problema: no se pueden recargar. O mejor dicho, no deben recargarse porque, al igual que las afirmaciones sobre sus prestaciones, las advertencias que figuran en el paquete sobre incendios y explosiones tambi\u00e9n van en serio. Y la historia del electrolito s\u00f3lido va de acabar con esas advertencias.<\/p>\n De hecho, las bater\u00edas de i\u00f3n-litio de estado s\u00f3lido (o SSLIB, por sus siglas en ingl\u00e9s) y las bater\u00edas de litio met\u00e1lico y estado s\u00f3lido (ASSB o All Solid State Batteries) ya se consideran la siguiente generaci\u00f3n de sistemas de almacenamiento de energ\u00eda el\u00e9ctrica, y los electrolitos s\u00f3lidos son la clave de su funcionamiento. Comparados con los electrolitos actuales, los electrolitos s\u00f3lidos ofrecen m\u00e1s estabilidad t\u00e9rmica (bater\u00edas m\u00e1s seguras, f\u00e1ciles de utilizar y duraderas), menos t\u00f3xicas, m\u00e1s ligeras y m\u00e1s compactas.<\/p>\n El electrolito es un componente fundamental de cualquier dispositivo electroqu\u00edmico o bater\u00eda. La funci\u00f3n del electrolito es proporcionar un medio de transporte para los iones entre el \u00e1nodo y el c\u00e1todo de la bater\u00eda. Cuando se descarga una Ultimate Lithium, el litio del \u00e1nodo se disuelve, se convierte en un cati\u00f3n (un \u00e1tomo con carga positiva que se suele representar como Li+), que atraviesa el electrolito para encontrarse con el sulfuro de hierro del c\u00e1todo, dando lugar a una serie de reacciones qu\u00edmicas capaces de absorber cuatro electrones. Esos cuatro electrones viajan hasta el c\u00e1todo por un circuito el\u00e9ctrico exterior a la bater\u00eda y, de paso, hacen funcionar el trasto el\u00e9ctrico o electr\u00f3nico en el que hayas insertado las bater\u00edas.<\/p>\n Cuando se trata de recargar una Ultimate Lithium, el litio regresa del c\u00e1todo hacia el \u00e1nodo, formando unas agujas met\u00e1licas llamadas dendritas que perforan el electrolito y cortocircuitan el interior de la pila. Esto genera una corriente el\u00e9ctrica que calienta el interior de la pila, fundiendo el electrolito y empeorando las cosas. A esta situaci\u00f3n se le denomina thermal runaway o escalada t\u00e9rmica y, hasta ahora, es un riesgo inherente a toda bater\u00eda de litio, sea recargable o no. En algunos tipos de bater\u00eda de litio recargable, como las de litio\/fosfato, las consecuencias no son muy espectaculares. En otros, dotados de mucha m\u00e1s densidad energ\u00e9tica, como por ejemplo las litio\/pol\u00edmero con c\u00e1todo de tipo MNC usadas en casi todos los coches el\u00e9ctricos\u2026 buff, bienvenido a los fuegos artificiales de la verbena de tu pueblo.<\/p>\n En 1992, Sony encontr\u00f3 una soluci\u00f3n paliativa al problema de las dendritas y la perforaci\u00f3n del electrolito con la invenci\u00f3n de las bater\u00edas de i\u00f3n-litio que todos usamos actualmente. La sutileza de lo de i\u00f3n-litio consiste en que el litio del \u00e1nodo se almacena disuelto en grafito superporoso (en un futuro cercano, se va a sustituir el grafito por silicio, m\u00e1s ligero y con m\u00e1s capacidad). Siempre que la bater\u00eda no se sobrecargue (es decir, no supere cierta tensi\u00f3n l\u00edmite situada aproximadamente en unos 4,3 voltios), el litio \u2018empapa\u2019 de forma ordenada el grafito, evit\u00e1ndose la formaci\u00f3n de dendritas. Una vez eliminado el problema de las dendritas, ya puedes emplear como electrolito un pl\u00e1stico superporoso embebido en una disoluci\u00f3n org\u00e1nica de sales de litio que act\u00faa como medio de transporte i\u00f3nico.<\/p>\n Sin embargo, el empleo de grafito tiene una consecuencia terrible: la capacidad de la bater\u00eda disminuye dr\u00e1sticamente. La densidad de carga que puede almacenar el grafito es nada menos que 10 veces inferior a la del litio. De hecho, y en teor\u00eda, el litio tiene una capacidad espec\u00edfica de carga de 3.860 mAh por gramo. S\u00ed, has le\u00eddo bien. En teor\u00eda, la bater\u00eda de 120 Ah de un BMW i3 podr\u00eda construirse con 96 celdas de litio met\u00e1lico conectadas en serie, cada una conteniendo 31 gramos de litio. Suena tentador, \u00bfverdad?<\/p>\n Sin embargo, como hemos explicado antes, y debido a la formaci\u00f3n de dendritas, los \u00e1nodos de litio met\u00e1lico no son compatibles con los electrolitos l\u00edquidos actuales, porque los separadores porosos polim\u00e9ricos actuales no proporcionan una barrera f\u00edsica lo bastante s\u00f3lida como para evitar la perforaci\u00f3n por parte de las dendritas. Adem\u00e1s, estos electrolitos l\u00edquidos, basados en disoluciones de sales como el LiPF6 en solventes org\u00e1nicos carbonatados, son t\u00f3xicos e inflamables (de hecho, a alta temperatura, los carbonatos se descomponen, proporcionando una fuente adicional de ox\u00edgeno).<\/p>\n La soluci\u00f3n consiste en reemplazar este endeble y peligroso electrolito l\u00edquido con un electrolito s\u00f3lido, resistente e inerte. La bater\u00eda de electrolito s\u00f3lido resultante carecer\u00eda de una interfase l\u00edquida vulnerable entre \u00e1nodo y c\u00e1todo. De hecho, el electrolito s\u00f3lido podr\u00eda ser mucho m\u00e1s ligero y delgado que el electrolito l\u00edquido actual, lo que mejorar\u00eda a\u00fan m\u00e1s la densidad volum\u00e9trica (Wh por litro) como gravim\u00e9trica (Wh por kilo) de energ\u00eda de la bater\u00eda.<\/p>\n Y aqu\u00ed es donde viene la complejidad. Existen much\u00edsimos conductores i\u00f3nicos l\u00edquidos adecuados, pero no tantos s\u00f3lidos. Para construir una buena ASSB, el electrolito s\u00f3lido debe reunir ciertas caracter\u00edsticas. Para empezar, debe tener una elevada conductividad i\u00f3nica, ya que de ella dependen las intensidades m\u00e1ximas de carga y descarga (es decir, la potencia m\u00e1xima de la pila y el tiempo de recarga).<\/p>\n Despu\u00e9s, debe tener una gran estabilidad electroqu\u00edmica, porque el litio tiene tendencia a reaccionar con pr\u00e1cticamente todo. En tercer lugar, debe ofrecer una buena interfase con el litio y el c\u00e1todo; es decir, debe dejarse \u2018mojar\u2019 o adherirse bien tanto al litio como al material del c\u00e1todo. En cuarto lugar, debe ofrecer una resistencia mec\u00e1nica lo bastante buena como para que una capa de unos pocos micr\u00f3metros de espesor resista la penetraci\u00f3n de las dendritas met\u00e1licas de litio durante miles de ciclos de carga y descarga. En quinto lugar, debe ser flexible, porque se van a producir grandes cambios de volumen en la celda; ten en cuenta que, literalmente, en cada ciclo de descarga, todo el litio del \u00e1nodo desaparece y pasa a engrosar el c\u00e1todo. En sexto lugar, conviene que el electrolito s\u00f3lido sea barato. Y finalmente, nos encantar\u00eda poder reutilizar los actuales procesos de fabricaci\u00f3n de bater\u00edas.<\/p>\n Las buenas noticias son que los primeros puntos est\u00e1n m\u00e1s o menos resueltos. Tal como explicamos en el esquema adjunto, actualmente existen dos grandes familias de electrolitos s\u00f3lidos, org\u00e1nicos e inorg\u00e1nicos, y en esta \u00faltima contemplamos dos grandes subgrupos: los \u00f3xidos y los sulfuros.<\/p>\n No vamos a entrar a describirlos en detenimiento. Baste decir que, a grandes rasgos, todos presentan uno o varios inconvenientes graves. Por ejemplo, los \u00f3xidos como el LiSICON no ofrecen suficiente conductividad i\u00f3nica a temperatura ambiente. Los sulfuros, como el tio-LiSICON, tienen buena conductividad i\u00f3nica (cuatro \u00f3rdenes de magnitud m\u00e1s que el LiSICON, y comparable con la de los electrolitos l\u00edquidos), pero para fabricar capas finas hay que calentarlos a temperaturas del orden de los mil grados\u2026 y suelen arruinarse al enfriarse. Adem\u00e1s, tanto \u00f3xidos como sulfuros son cer\u00e1micas con tendencia a romperse con los cambios de volumen del \u00e1nodo y el c\u00e1todo. En cuanto a los pol\u00edmeros, cuentan con buenas conductividades i\u00f3nicas y son f\u00e1ciles de producir en capas finas a temperaturas pr\u00f3ximas a las del ambiente\u2026 pero se dejan pinchar por las dendritas.<\/p>\n As\u00ed las cosas, los ingenieros de materiales de todas las grandes empresas dedicadas a la investigaci\u00f3n de All Solid State Batteries (como las citadas Solid Power y Quantum Scape) est\u00e1n centrados en lograr lo que se hace siempre que se busca un material con propiedades intermedias entre las de dos materiales\u2026 \u00a1mezclarlos!<\/p>\n Las bater\u00edas de litio met\u00e1lico y estado s\u00f3lido (ASSB) ser\u00e1n la siguiente generaci\u00f3n de almacenamiento<\/p><\/blockquote>\n Los electrolitos s\u00f3lidos h\u00edbridos son una combinaci\u00f3n de electrolito inorg\u00e1nico y org\u00e1nico, y son la soluci\u00f3n m\u00e1s prometedora al problema. Los detalles de los procesos de fabricaci\u00f3n son secretos, pero b\u00e1sicamente consiste en sinterizar a alta temperatura un electrolito inorg\u00e1nico poroso y rellenarlo con un electrolito org\u00e1nico que aporta la flexibilidad. Son, literalmente, un material compuesto, y en los gr\u00e1ficos puedes hacerte una idea de cu\u00e1l es el proceso de fabricaci\u00f3n.<\/p>\n La llegada de estas bater\u00edas ASSB, con litio met\u00e1lico en el \u00e1nodo y electrolito s\u00f3lido, se espera para alrededor de 2025. De hecho, fabricantes como Honda se han comprometido a presentar ese a\u00f1o un veh\u00edculo el\u00e9ctrico basado en ellas\u2026 aunque puede que sea un modelo tan experimental como los Toyota Mirai de pila de combustible actuales.<\/p>\n<\/div>\n\n\n![\"bater\u00edas](\"https:\/\/www.autofacil.es\/wp-content\/uploads\/2021\/07\/baterias-energizer-723x1024.jpg.webp\" "\\"Bater\u00edas")
\u00bfQU\u00c9 ES EL ELECTROLITO?<\/h2>\n
<\/div>\n![\"bateria](\"https:\/\/www.autofacil.es\/wp-content\/uploads\/2021\/07\/bateria-normal-vs.-bateria-estado-solido-1024x576.jpg.webp\" "\\"Bater\u00edas")
<\/figure>\nQUE PASE EL ELECTROLITO S\u00d3LIDO<\/h2>\n
<\/div>\n![\"electrolito](\"https:\/\/www.autofacil.es\/wp-content\/uploads\/2021\/07\/electrolito-solido-1024x576.jpg.webp\" "\\"Bater\u00edas")
<\/figure>\nSE BUSCA ELECTROLITO PERFECTO<\/h2>\n
![\"construccion](\"https:\/\/www.autofacil.es\/wp-content\/uploads\/2021\/07\/construccion-electrolitojpg-1024x403.jpg.webp\" "\\"Bater\u00edas")