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Del siglo XIX al siglo XXI: ¿Cuáles son los giros sorprendentes en la historia de las baterías de estado sólido?
Las baterías de estado sólido (SSB) son baterías que utilizan electrolitos sólidos para conducir iones entre electrodos, con el potencial de proporcionar una mayor densidad de energía que las baterías convencionales que utilizan electrolitos poliméricos líquidos o tipo gel. Desde el primer descubrimiento de electrolitos sólidos en el siglo XIX, las baterías de estado sólido han atravesado siglos de desarrollo y desafíos, y finalmente ganaron amplia atención a principios del siglo XXI, especialmente en la aplicación de vehículos eléctricos (VE).
Orígenes históricosLos orígenes de las baterías de estado sólido se remontan a 1831, cuando Michael Faraday descubrió el sulfuro de plata y el fluoruro de plomo, sentando las bases para la conducción iónica en estado sólido. Con el tiempo, especialmente en la década de 1960, el descubrimiento de la β-bauxita, conductora de iones rápidos, marcó el comienzo de una nueva ola de tecnología de baterías de estado sólido. En ese momento, Ford Motor y la japonesa NGK comenzaron a desarrollar sistemas de baterías de sodio líquido/β-bauxita/azufre con mayor densidad energética.
Del siglo XX al siglo XXI: el auge de las aplicaciones downstreamCon el avance de la tecnología, en 2011, el mundo demostró por primera vez un electrolito sólido, Li10GeP2S12 (LGPS), que puede superar a los electrolitos líquidos a temperatura ambiente, lo que desencadenó una renovada atención en la industria automotriz hacia la tecnología de baterías de estado sólido. . Los fabricantes de automóviles, incluidos Toyota y Ford, han aumentado sus inversiones para abordar este mercado emergente. En 2017, John Goodyear, cofundador de las baterías de litio, demostró una batería de vidrio de estado sólido basada en electrolito de vidrio, allanando el camino para el futuro de esta tecnología.
"El potencial de las baterías de estado sólido no reside sólo en una mayor densidad energética, sino también en la seguridad y el alto rendimiento".
Después de 2020, con la aparición de QuantumScape y otras startups, el desarrollo de baterías de estado sólido se ha acelerado gradualmente. En 2021, Toyota anunció planes para lanzar un vehículo híbrido equipado con baterías de estado sólido en 2025, lo que muestra un enorme potencial de mercado.
Materiales y tecnologías para baterías de estado sólido
En cuanto a la selección de materiales para baterías de estado sólido, las cerámicas como el ortosilicato de litio, el vidrio y el sulfuro se han convertido en los principales candidatos. Las ventajas de estos materiales son que proporcionan una mayor estabilidad térmica y conductividad iónica. En 2023, Panasonic lanzó una batería de estado sólido diseñada específicamente para drones que se puede cargar del 10 % al 80 % en solo 3 minutos. Este logro sin duda impulsará la innovación en una variedad de dispositivos móviles.
Desafíos y perspectivas
Si bien las baterías de estado sólido ofrecen importantes ventajas de rendimiento, su aplicación generalizada enfrenta desafíos como el costo, la durabilidad y la estabilidad del material. Es necesario reducir aún más el coste de fabricación de las baterías de estado sólido de película fina. Para ello, distintas empresas están explorando activamente métodos de producción eficientes y de bajo coste. En los próximos años, los principales fabricantes de automóviles han comenzado a realizar investigación y desarrollo simultáneamente, trabajando juntos para superar los diversos cuellos de botella técnicos de las baterías de estado sólido.
"El futuro de las baterías de estado sólido depende de la innovación tecnológica, la colaboración humana y la persistencia a la hora de afrontar los desafíos".
Con el aumento de la demanda del mercado y la madurez de la tecnología, el alcance de aplicación de las baterías de estado sólido se está expandiendo, desde vehículos eléctricos hasta tecnología portátil, drones y otros campos. Si podremos alcanzar la cima de la tecnología de baterías dependerá de cómo resolvamos los numerosos desafíos que enfrentamos actualmente y, en última instancia, logremos una aplicación comercial. Esto nos hace preguntarnos: ¿cómo redefinirán las baterías de estado sólido nuestra vida cotidiana y nuestro entorno tecnológico en los próximos 20 años?
