La gran diferencia entre las baterías de estado sólido y otros tipos de baterías es el uso de electrolitos sólidos, en lugar de los electrolitos líquidos que se usan en otras baterías. Las baterías de iones de litio han experimentado avances tecnológicos, pero los expertos generalmente creen que la tecnología de iones de litio ha alcanzado los límites de su eficiencia. El próximo paso hacia el futuro requiere un tipo diferente de batería, y aquí es donde entran en juego las baterías de estado sólido.
Las baterías de estado sólido son más pequeñas, más livianas y proporcionan una mayor densidad de potencia que las baterías de iones de litio basadas en electrolitos líquidos. El mayor desafío para su uso generalizado ha sido la búsqueda de un electrolito sólido con suficiente capacidad de conducción para baterías grandes, así como un método de fabricación que permita economías de escala.
¿Cómo funciona una batería?
Todas las baterías tienen tres partes principales: el ánodo, el cátodo y el electrolito. Una batería funciona porque los iones cargados quieren viajar del cátodo al ánodo a través del electrolito. Esto se debe a que los componentes de la batería cuidadosamente seleccionados crean una reacción química que produce electrones libres. Como resultado, se acumula una carga positiva en el cátodo de la batería. Esto atrae los electrones libres cargados negativamente del ánodo. Estos electrones libres quieren viajar del ánodo al cátodo. Cuando lo hacen, operan su dispositivo.
Tenga en cuenta que las fuerzas eléctricas y químicas siempre quieren igualarse. Imagine una batería cargada como un balancín inclinado en una dirección. Las cargas quieren deslizarse por este plano hasta que se iguala la reacción. La recarga mueve todos los iones de regreso a sus posiciones iniciales. Imagínese cargar como poner en marcha nuestro balancín desequilibrado de la metáfora anterior.
¿Cómo son mejores las baterías modernas?
Solo ciertos materiales pueden actuar como baterías, por lo que los componentes deben seleccionarse con mucho cuidado en función de sus propiedades químicas. Como resultado, los avances en la tecnología de las baterías implican mejorar la eficiencia de un material de batería existente o descubrir nuevos materiales que funcionen mejor. Y dado que hemos estado buscando mejoras en las baterías en todos los lugares obvios, ahora debemos comenzar a buscar debajo de las rocas de la nanotecnología y la ciencia de los materiales. Las baterías de estado sólido son uno de los descubrimientos que surgen de ese proceso, mediante el uso de diferentes electrolitos para lograr el mismo objetivo que todos los demás tipos de baterías, pero más rápido, más barato y con menos probabilidades de explotar.
El electrolito más adecuado para reemplazar las baterías de iones de litio es un electrolito de vidrio a base de sodio. Según los investigadores, un electrolito de vidrio produce una batería con tres veces más densidad de energía que una batería de iones de litio. El sodio requerido para fabricar estas baterías es abundante. Esto reduce drásticamente el impacto ecológico de la producción de baterías.
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¿En qué son mejores las baterías de estado sólido?
Las baterías de estado sólido mejoran las baterías de iones de litio mediante el uso de un electrolito sólido en lugar de un electrolito líquido o polimérico. Da la casualidad de que este cambio mejora casi todas las características de la batería. Las baterías de estado sólido marcan todos los requisitos para nuestra tecnología de baterías de fantasía. Son livianos, tienen un bajo impacto ambiental, usan muchos componentes, tienen menos probabilidades de incendiarse y proporcionan más energía.
El único problema es el proceso de fabricación. Todavía estamos descubriendo cómo hacer que estas baterías sean baratas y a gran escala. En este momento, las baterías de estado sólido son demasiado caras para un uso generalizado. Afortunadamente, somos muy buenos para encontrar nuevas formas de hacer las cosas de manera más eficiente. Las baterías de estado sólido eventualmente deberían dar paso a economías de escala y ver un uso generalizado.
¿Cuál es el uso de las baterías de estado sólido?
Las baterías de estado sólido pueden mejorar casi cualquier dispositivo con una sola batería. Son especialmente atractivos para los fabricantes de coches eléctricos. Empresas como Tesla diseñan principalmente un automóvil en torno a la batería. Es el componente más importante, que define la mayoría de las características del automóvil. Los analistas de la industria prevén que el coche eléctrico tendrá un uso generalizado sólo cuando la distancia recorrida entre las cargas sea igual o superior a la de los coches de gasolina. Las baterías de estado sólido solo pueden ser el boleto hacia ese futuro.
Crédito de la imagen: batería con separador de polímero
