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Qué son, qué prometen y por qué suponen un reto las baterías de estado sólido: la gran apuesta del coche eléctrico

Bruselas quiere que en 2035 no salga de los concesionarios de la UE ni un solo coche de combustión, lo que implica que el futuro de la automoción pasará —al menos en gran medida y a expensas de cómo evolucionen otras fórmulas— por la electricidad. La cuestión es: ¿Cuál será a su vez el futuro de los vehículos eléctricos (VE)? La pregunta no es menor. A poco más de una década del giro planteado por la UE, los VE siguen arrastrando todavía flaquezas importantes como su autonomía, que disuade a parte del mercado, el tiempo de carga o incluso los costes.

Para una parte de la industria la respuesta a esos puntos débiles y a cómo debe conjugarse el futuro de los VE pasa por las baterías de estado sólido. El último ejemplo acaba de dejarlo Nissan, que ha decidido aliarse con la NASA e impulsar una planta piloto en 2024 para fabricarlas ya en 2028

¿Qué son las baterías de estado sólido? Básicamente —y como detallan en Motor Pasion— las baterías de estado sólido son una evolución de las de iones de litio que podemos encontrarnos hoy en VE como los de Tesla, aunque, eso sí, con mejoras importantes. La clave reside en el electrolito que utilizan. En las de iones de litio es un líquido y en las nuevas que intentan sacar adelante marcas como Nissan, un material sólido. Por ejemplo, nanohilos de oro envueltos en manganeso e inmersos en gel o electrolito de cristal. Puede parecer un cambio menor, pero es clave para los coches.

Con el tiempo y a medida que se van cargando y descargando, el litio líquido de las baterías convencionales acaba solidificándose y eso deteriora la separación entre los electrodos. ¿Resultado? Una pérdida de prestaciones, sobrecalentamiento e incluso cortocircuitos o, en el peor de los casos, una explosión. Los dispositivos de estado sólido previenen ese deterioro, lo que alarga su vida útil y ofrece una mayor seguridad; y logran, además, mejoras relevantes en algunos de los puntos débiles que presentan ahora los coches eléctricos, como la autonomía o el tiempo de carga.

¿Quién habló de ansiedad por la autonomía? Aunque cada vez estamos más dispuestos a pasarnos a la movilidad eléctrica, los fabricantes de coches siguen encontrándose con dos grandes caballos de batalla. Y ninguno parece relacionado con los precios. A los compradores les preocupa la escasez de puntos de carga y la autonomía limitada de los VE. Para resolver la primera cuestión la UE o EEUU han empezado a ponerse las pilas. Para la segunda, la conocida como «ansiedad por autonomía», se han dado pasos también. Y las baterías sólidas podrían resultar clave.

Las pruebas con electrolito sólido de cristal desarrolladas por el equipo de John B. Goodenough muestran que las baterías presentan mejoras considerables con respecto a las de iones de litio del mismo tamaño: aumentan su densidad de carga, almacenan más energía y funcionan incluso con una temperatura ambiente de -20ºC. Gracias a sus ventajas, los nuevos dispositivos aportan mayor autonomía y seguridad con un tiempo de recarga reducido. Goodenough concluye que las baterías de estado sólido almacenan tres veces más energía y pueden llenarse con relativa rapidez.

Plus de seguridad… y costes. Mayor autonomía y menor tiempo de recarga no son las únicas ventajas que prometen las baterías de estado sólido. Habría otras que explican el interés que ha mostrado la industria en su desarrollo a lo largo de los últimos años: la seguridad y el coste. Su electrolito no es inflamable y previene el crecimiento de dendritas, un problema que sí afrontan las baterías de iones de litio y puede derivar en cortocircuitos o incluso incendios. Su temperatura también se controla con mayor facilidad y permite sistemas de refrigeración más simples.

Mayor seguridad… Y menores costes. Algunas estimaciones calculan que, una vez logremos fabricar las nuevas celdas a gran escala, su producción costará menos de la mitad que las baterías de iones de litio. En concreto, representarán el 40% de la factura actual. Nissan, una de las últimas compañías que ha decidido apostar con fuerza por la tecnología y quiere disponer de una línea de producción piloto ya en 2024, calcula que podrá reducir el coste de las baterías de 75 a 65 dólares por kilovatio-hora, lo que, razona, «pondría al VE en el mismo nivel de costes que un vehículo de gasolina».

En resumen: la promesa de limar los puntos débiles. La extensa lista de promesas de las baterías de estado sólido no se queda ahí. Su mayor densidad energética —algunos cálculos anotan hasta un 70% más de energía por unidad de volumen— hace posible fabricar baterías más pequeñas y ligeras, lo que permitiría solucionar los problemas de peso de los VE. A partir de ahí, los cálculos de las compañías varían, pero dibujan siempre un escenario bastante más cómodo que el que ofrecen ahora las baterías de iones de litio. Mercedes-Benz cree que duplicarán la capacidad energética actual con mayor vida útil y Volkswagen estima que la autonomía aumentará en un 30%.

La apuesta de los fabricantes. Con esas promesas sobre la mesa no cuesta entender que a lo largo de los últimos años algunos de los principales fabricantes se hayan lanzado al desarrollo de la nueva tecnología. Uno de los últimos en apostar con fuerza ha sido Nissan, que aspira, asegura, a «cambiar las reglas del juego»; pero la marca nipona no está ni mucho menos sola en la carrera de las baterías de estado sólido. Toyota, Volkswagen, Stellantis, BMW, Renault o Daimler, Hyundai-Kia han decidido explorar también sus ventajas. Nio incluso anunció que las ofrecería este año.

En general, los fabricantes confían en estar en condiciones de equipar sus VE con baterías de estado sólido antes de que finalice la década. En enero, por ejemplo, Gill Pratt, director del Instituto de Investigación de Toyota, apuntaba que la multinacional nipona tendrá coches equipados antes de 2025. Nissan habla de 2028 y Stellantis apunta a 2026. Otros, como Hyndai, son más conservadores y prefieren no concretar fechas de momento. Sus ventajas, mayor nivel de seguridad y eficiencia ha captado también la atención de los fabricantes de smartphones, como Samsung.

Promesas jugosas… retos complejos. Las promesas de las baterías de estado sólido son atractivas, desde luego; pero nadie dijo que el camino fuera sencillo. Para alcanzar sus objetivos los fabricantes tienen un reto fundamental: dar con un material apropiado para el electrolito sólido, con una conductividad adecuada y que además permita su producción a gran escala. Los esfuerzos se centran ahora en el electrolito sólido inorgánico, el orgánico o polimérico y, quizás la línea de trabajo más prometedora, los híbridos. El reto está en encontrar una solución que ofrezca un equilibrio entre la estabilidad, la seguridad, las prestaciones y, sobre todo, la facilidad de fabricación.

Prueba de que el reto es de todo menos sencillo es la confesión que hacía el mes pasado Henrik Fisker, experto en coches eléctricos, a Business Insider: «Se puede conseguir el 90%, pero el último 10 tiene que ser inventado y nadie sabe si puede funcionar y si se podría escalar». En su opinión, será muy difícil ver ninguna nueva tecnología a un nivel de producción importante antes de 2030.