Esta semana, investigadores chinos dieron a conocer un gran avance en la tecnología de baterías de estado sólido, presagiando una revolución potencial en el sector de los vehículos eléctricos (EV). Los investigadores anunciaron que han desarrollado una batería de estado sólido que puede alimentar coches eléctricos durante más de 1.000 kilómetros con una sola carga, con un peso de sólo 100 kilogramos. Si se amplían con éxito, estos avances podrían cambiar drásticamente el panorama de los vehículos eléctricos, reduciendo el peso de la batería en más de un 70 % y duplicando la autonomía.
El anuncio se realizó a través de la Televisión Central de China (CCTV) y contó con el apoyo de investigadores de la Universidad de Tsinghua y dos institutos de la Academia de Ciencias de China. Este logro se considera un paso sustancial hacia la solución de un problema de larga data que ha afectado a los ingenieros de baterías: la interfaz entre el electrolito sólido y un ánodo de metal de litio. Históricamente, los intentos de crear baterías de estado sólido eficientes se han visto obstaculizados por estos materiales incompatibles y su incapacidad para formar una interfaz perfecta.
Las baterías de estado sólido han sido promocionadas durante mucho tiempo por sus beneficios potenciales, incluido un mayor alcance de conducción, tiempos de carga más rápidos y mayor seguridad en comparación con las baterías tradicionales de iones de litio. Sin embargo, aún quedan desafíos, especialmente para garantizar que el electrolito sólido, típicamente cerámico y quebradizo, interactúe de manera efectiva con el ánodo de metal de litio blando y maleable. Este desajuste a menudo da como resultado pequeños espacios que impiden el flujo de iones, lo que genera ineficiencias, exceso de calor e incluso cortocircuitos internos.
El Dr. Yan Yao, profesor de ingeniería eléctrica, destacó que el obstáculo central para la comercialización de baterías de estado sólido radica en la incapacidad de los iones de fluir libremente entre los dos materiales. Los desarrollos recientes incluyen tres técnicas innovadoras, cada una de las cuales aborda diferentes aspectos del desafío de la interfaz, creando un enfoque combinado para el dilema del estado sólido.
El primer avance, del Instituto de Física, implica el uso de iones de yodo que migran a la interfaz durante el funcionamiento de la batería. Estos iones actúan como rellenos moleculares y llenan los espacios entre el electrolito y el electrodo, formando un puente autorreparable que mejora la integridad de la interfaz. Según se informa, este desarrollo permite que los iones de litio crucen la interfaz de manera más eficiente, duplicando efectivamente el alcance de conducción esperado de un paquete de baterías de 100 kilogramos de aproximadamente 500 kilómetros a más de 1.000 kilómetros, dando a la tecnología una ventaja sobre las opciones actuales de iones de litio.
Otro avance del Instituto de Investigación de Metales tenía como objetivo abordar el desajuste mecánico entre los materiales incorporando un andamio flexible a base de polímero en el electrolito. Este andamio garantiza que la batería pueda soportar un estrés físico significativo a través de ciclos de flexión prolongados, sin sufrir grietas o degradación. Al incorporar agentes químicos activos en el polímero, los investigadores lograron un aumento del 86 % en la capacidad de almacenamiento de energía en comparación con los diseños tradicionales de estado sólido.
La contribución de la Universidad de Tsinghua, que mejoró aún más la seguridad y la estabilidad, implicó un compuesto de poliéter fluorado integrado en el electrolito para formar una capa protectora de fluoruro alrededor del electrodo. Este ajuste estabiliza la interfaz incluso en condiciones de alto voltaje, lo que reduce riesgos como fallas y descontrol térmico, que son críticos tanto para las baterías de estado sólido como para las tradicionales de electrolito líquido. Según se informa, este avance permitió que las baterías personalizadas pasaran pruebas rigurosas sin incidentes.
El momento de este anuncio es particularmente importante mientras el sector de vehículos eléctricos de China se prepara para que entren en vigor nuevas normas de seguridad para baterías en 2026, lo que indica un cambio importante de los productos químicos convencionales como el fosfato de hierro y litio (LFP) a alternativas más avanzadas. Aunque los éxitos del laboratorio son prometedores, el verdadero desafío radica en llevar la producción a un nivel comercial. Los materiales utilizados siguen siendo caros y los procesos de producción son complejos, lo que plantea interrogantes sobre la rapidez con la que estas innovaciones estarán disponibles para los consumidores.
A pesar de estos obstáculos, la colaboración entre varias instituciones académicas chinas sugiere una estrategia nacional coordinada destinada a superar a los principales competidores en la carrera hacia la tecnología de baterías de estado sólido, incluidas empresas como QuantumScape, Toyota y CATL. Estos esfuerzos colectivos podrían fortalecer la posición de China en el mercado mundial de vehículos eléctricos en rápida evolución, mientras el país se esfuerza por tomar la delantera en tecnologías de baterías de próxima generación.
