La nueva batería de estado sólido de QuantumScape es dos veces más densa en energía que la de iones de litio
Las mayores barreras para la adopción generalizada de vehículos eléctricos son su alcance limitado y los largos tiempos de carga en comparación con los automóviles de gasolina. Pero la publicación de los resultados de las pruebas de una startup que construye una nueva batería de estado sólido sugiere que pronto podríamos superar esa barrera.
Las reclamaciones de los nuevos “revolucionarios” tecnologías de baterías son una moneda de diez centavos una docena de estos días, pero ninguno hasta ahora se han acercado a la detonación de litio-ion de f su percha. Su equilibrio de costo y densidad de energía es difícil de superar, y con los precios aún cayendo rápidamente , es la tecnología de referencia para todo, desde teléfonos inteligentes hasta drones.
Entonces, cuando QuantumScape , que puso en marcha la batería, anunció en septiembre que había roto el “Santo Grial” de la tecnología de la batería, una batería de metal de litio de estado sólido, no generó mucho ruido.
Ahora, sin embargo, la compañía ha publicado resultados de desempeño y la gente está comenzando a prestar atención.
Los datos muestran que las baterías pueden cobrar a la capacidad de 80 por ciento en sólo 15 minutos, ha ve casi el doble de la densidad de energía de células de iones de litio comerciales superiores, retener más de 80 por ciento de su capacidad después de 800 s ciclo, y no establecen en fuego ( algo que las baterías de iones de litio suelen hacer ) .
" Creemos que los datos de rendimiento que hemos presentado hoy muestran que las baterías de estado sólido tienen el potencial de reducir la brecha entre los vehículos eléctricos y los vehículos de combustión interna y ayudar a que los vehículos eléctricos se conviertan en la forma de transporte dominante en el mundo", Jagdeep Singh. fundador y CEO de QuantumScape, dijo en un comunicado de prensa.
Las baterías de iones de litio de hoy dependen de un electrolito líquido para transportar iones de litio entre un ánodo (el electrodo negativo) hecho de grafito y un cátodo (el electrodo positivo), que puede estar hecho de una variedad de materiales.
La promesa de una batería de metal de litio de estado sólido es que puede cambiar ese ánodo de grafito por uno hecho de litio puro y eliminar el electrolito líquido en favor de uno sólido. Obviamente, esto aumentaría drásticamente la densidad de energía de la batería y es la razón por la que los científicos e ingenieros se han esforzado por la idea durante décadas.
El mayor desafío ha sido encontrar un reemplazo para otro componente clave de la batería, dijo a Wired el separador, Venkat Srinivasan, director del Centro Colaborativo Argonne para la Ciencia del Almacenamiento de Energía .
Las baterías de iones de litio actuales utilizan polímeros especiales como separadores, que están diseñados para mantener separados el ánodo y el cátodo y, al mismo tiempo, permitir el paso de los iones de litio. Pero los ánodos de litio son propensos a formar proyecciones en forma de aguja llamadas dendritas que pueden perforar estos separadores blandos y provocar un cortocircuito. Algunos grupos han intentado desarrollar separadores cerámicos que puedan bloquear estas dendritas, pero tienden a ser frágiles y, por lo tanto, solo duran unos pocos ciclos de carga.
El mayor avance de QuantumScape fue encontrar un material cerámico flexible que pueda actuar simultáneamente como un electrolito sólido y un separador eficaz. Este es su ingrediente secreto, y mantienen sus cartas cerca de sus cofres para saber qué es exactamente.
Otro avance importante, según MIT Tech Review , es su diseño "sin ánodo". La compañía no ha construido un ánodo de litio permanente como han intentado hacer algunos enfoques anteriores. En cambio, a medida que la batería se carga, los iones de litio viajan desde el cátodo y forman una capa plana en el otro lado del separador para crear un ánodo de litio temporal. Cuando la batería se descarga, fluyen de nuevo. Esto significa que todo el litio está contribuyendo a almacenar energía, aumentando significativamente la densidad de energía.
Esa mayor densidad de energía debería permitir crear vehículos eléctricos con rangos similares a los que funcionan con gasolina, un hito que muchos creen que podría ser el punto de inflexión para que los vehículos eléctricos se generalicen. Uno de los directores de la compañía llegó a decirle a Reuters que las baterías podrían incluso alimentar aviones eléctricos.
Los resultados recibieron algunos respaldos impresionantes, incluso del co-inventor de la batería de iones de litio, Stan Whittingham. También tienen más de $ 1 mil millones en el banco para llevar la tecnología a la producción, gracias en parte a $ 300 millones de Volkswagen, que planea comenzar a usar las baterías de la compañía en sus autos para 2025.
La Y tiene mucha competencia, sin embargo. Toyota está desarrollando sus propias baterías de estado sólido, que también planea tener en la carretera para 2025, y empresas emergentes como Solid Power y XNRGI también afirman estar cerca de comercializar baterías de estado sólido.
Muchos también han señalado que aún queda un largo camino por recorrer, sobre todo porque los resultados se basan en pruebas en una sola celda. Una batería en pleno funcionamiento acumularía cientos de estos, y la integración de varias celdas no es un proceso trivial. Pero a medida que el punto Singh ed a Wired, la compañía ha demostrado que las baterías de metal de litio pueden trabajar; lo que queda es un desafío de ingeniería.
Ya sea que QuantumScape gane o no la carrera para resolver ese desafío, parece que la siempre ilusoria tecnología de batería “revolucionaria” puede no estar tan lejos como pensábamos.
Crédito de la imagen: QuantumScape