¿El próximo desafío para las baterías de estado sólido? Crea muchos de ellos

El litio también causa otro tipo de problemas. Con el tiempo, y especialmente cuando la batería se ve obligada a cargarse rápidamente, los iones de litio pueden formar dendritas, grifos de metal que se enrollan entre los electrodos y, finalmente, provocan un cortocircuito en la batería. Suena aterrador, y una batería de iones de litio de la vieja escuela podría ser una receta para el fuego. Pero las pruebas de laboratorio en baterías de estado sólido no resultaron peligrosas porque el electrolito sólido no es inflamable. En su mayoría, es un inconveniente porque afecta la cantidad de veces que se puede cargar la batería.

Hace unos años, Solid Power dejó de lado el litio en favor de un ánodo que está hecho principalmente de silicio. Fue un movimiento práctico, dijo Campbell. No más láminas desordenadas, no más cortocircuitos. Afortunadamente para Solid Power, el sulfuro que eligieron comienza en forma de polvo. Esto es algo familiar para los fabricantes de baterías.

Estas elecciones tienen compromisos. Reemplazar el ánodo de litio con silicio significa agregar más peso a la batería, estableciendo un límite en la cantidad de energía que puede almacenar. El diseño aún está a punto de mejorarse en gran medida con respecto al de iones de litio. Pero, bueno… podría ser mejor. Campbell dice que la compañía todavía está trabajando en un diseño de litio, aunque estará uno o dos años por detrás de la versión de silicona. Mientras tanto, la producción de metal de litio podría ponerse al día.

Este tipo de enfoque de crecimiento es probablemente una idea inteligente, dice Shirley Meng, científica de baterías de la Universidad de Chicago. Los principales fabricantes de baterías se han vuelto mucho mejores en la producción de baterías de iones de litio en los últimos 30 años, dijo, diseñando fábricas masivas y una mejor automatización que redujo los costos. "No queremos redescubrir todas las máquinas", dijo. "Queremos pasar a un estado sólido y hacer solo pequeños cambios. Esta es la situación más ideal".

Pero existe el riesgo de ser rechazado. El rival de archivo de Solid State, QuantumScape, utiliza un tipo diferente de diseño patentado basado en litio y cerámica que requiere un conjunto diferente de procesos de fabricación. La empresa ha sugerido planea construir sus propias fábricas en lugar de intentar remodelar o copiar las que ya existen. La compañía, que actualmente está construyendo una línea de producción preliminar en California, les dijo a los inversionistas en una convocatoria de ganancias el mes pasado que espera suministrar baterías a los fabricantes de automóviles para pruebas en carretera en algún momento del próximo año.

Es probable que ambas empresas, y muchos competidores, pongan sus baterías en vehículos a la venta durante años. A medida que aumenta el tamaño de las baterías, medido en capas, se acumulan pequeñas imperfecciones, lo que es un problema particular para el escalado. Un fabricante de baterías de iones de litio que es realmente bueno en lo que hace puede descubrir que solo entre el 80 y el 90 por ciento de sus celdas son realmente utilizables. Están luchando constantemente para aumentar ese número. Para las baterías de estado sólido, espere que comience este problema: "Este es probablemente el mayor desafío que todos enfrentarán", dijo Srinivasan.

Para Solid Power, las celdas actuales del tamaño de un vehículo eléctrico no funcionan tan bien como deberían a bajas temperaturas, y la duración de la batería disminuye demasiado rápido cuando las celdas se recargan repetidamente. Pero Campbell dice que la rotura se elimina en versiones más pequeñas de su batería, lo que inspira optimismo. "Nos da confianza de que la química es correcta. No es un problema químico. Es un problema de ingeniería", dijo.

Actualizado el 6 de junio de 2022 a las 6:20 p. m. ET para aclarar el cronograma de los planes de QuantumScape para las pruebas automotrices.

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