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

Durante décadas, los científicos se preguntaba qué hacer con el líquido de la batería de iones de litio. Este electrolito es clave para el funcionamiento de las baterías, transfiriendo iones de un extremo a otro de la celda. Pero también es engorroso, ya que agrega peso y volumen que limitan la cantidad de vehículos eléctricos que se pueden cargar, además de lo cual puede incendiarse cuando se rompe la batería. La solución ideal sería reemplazar este líquido con un sólido, idealmente uno que sea ligero y aireado. Pero el truco está en hacer este cambio, conservando todas las demás cualidades que debe tener una batería. La batería de estado sólido no solo debe enviarlo por el camino cada vez que la carga, sino que también debe cargarse rápidamente y funcionar en todas las condiciones climáticas. Obtener todo esto a la vez es una de las preguntas más difíciles en la ciencia de los materiales.

En los últimos meses, las empresas emergentes que trabajan con baterías de estado sólido han logrado un progreso constante hacia estos objetivos. Las pequeñas celdas de las baterías, que una vez se dispersaron después de cargarlas, se convierten en otras más grandes que duran mucho más. Todavía hay formas de caminar mientras estas celdas no están en camino, pero el progreso plantea el siguiente desafío: una vez que haya construido una batería lo suficientemente buena en condiciones de laboratorio diligentes, ¿cómo puede construir millones de ellas rápidamente? "Estas empresas tendrán que hacer un gran cambio en su forma de pensar, pasando de empresas de I+D a empresas de fabricación. No será fácil", dijo Venkat Srinivasan, director del Argon Collaboration Center for Energy Storage Science.

En las últimas semanas, Solid Power, entre las más generosamente financiadas por estas sólidas empresas, ha lanzado una línea piloto en Colorado que espera abordar el problema. A plena capacidad, producirá 300 células por semana, o unas 15.000 por año. Esto es un goteo en comparación con los millones de células producidas cada año por las gigafábricas, y aún llevará meses de herramientas y procesos de precisión llegar allí. Pero el objetivo, según el CEO Doug Campbell, es comenzar a suministrar células a fabricantes de automóviles como BMW y Ford para pruebas automotrices a finales de año.

Después de que los fabricantes de automóviles estén contentos con la forma en que las baterías se manejan en la carretera, la compañía planea entregar el relevo a uno de sus socios de baterías propiedad de una gigafábrica, como el gigante coreano de baterías SK Innovation. Según Campbell, esto debería ser relativamente simple. Power ha diseñado lo que él describe como una "fragancia" producida de forma única con un diseño de estado sólido que permite a los fabricantes de baterías reutilizar los procesos y equipos existentes diseñados para baterías de iones de litio. "Idealmente, esta es la última línea de producción de celdas operada por Solid Power", dijo a la instalación de Colorado.

En principio, tiene sentido. La batería es una batería. Al igual que sus primos llenos de líquido, las baterías de estado sólido requieren un ánodo, un cátodo y alguna forma de migrar iones entre los dos. De aquí es de donde proviene el electrolito. Pero no es fácil hacer algo que sea poroso a los iones, pero lo suficientemente firme como para no agrietarse. Los investigadores han pasado años buscando los materiales adecuados y, en última instancia, se han centrado en una serie de ideas que incluyen cerámica y polímeros plásticos. Pero no todos son fáciles de usar. Algunos son increíblemente frágiles, propensos a desintegrarse cuando se fabrican o cuando se colocan entre electrodos; otros son más suaves y flexibles, pero no pueden exponerse a la humedad. Además, los científicos de baterías no tienen mucha práctica en la producción de los tipos de precursores necesarios para fabricarlas. La historia simplemente no está allí.

El segundo problema es el ánodo. El Santo Grial para los sólidos implica cambiar el ánodo de grafito típico a metal de litio. Conéctelo a un electrolito sólido y esta es una receta para grandes cantidades de energía. El problema está en la forma que tienen las piezas de metal fundido. Los fabricantes de baterías están acostumbrados a trabajar con materiales en polvo para el ánodo y el cátodo, que se pueden enrollar en forma de suspensión. Pero el litio funciona mejor como una película delgada e independiente: en el caso de Solid Power, tiene un grosor de 35 micrones. Tiene la consistencia de una servilleta húmeda ", dice Campbell. , se vuelve muy difícil".

Deja una respuesta

Tu dirección de correo electrónico no será publicada. Los campos obligatorios están marcados con *

Subir
error: Content is protected !!