VW y Quantumscape acercan las baterías de estado sólido a la realidad

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Hace un par de semanas, Volkswagen y Quantumscape afirmó haber resuelto un problema clave en el desarrollo de baterías de estado sólido. Las baterías de estado sólido brindarían grandes beneficios tanto al mundo del automóvil como a otras industrias, pero hasta ahora se han visto frustradas por la incapacidad de encontrar un separador que pueda evitar que la batería falle prematuramente. Quantumscape afirma que ha creado un mejor separador que se ha demostrado que funciona.

Para aquellos que no están familiarizados, las baterías tienen cátodos y ánodos, los electrodos positivo y negativo. Estos deben estar separados para evitar que la batería se cortocircuite. En el peor de los casos, las fallas de separación pueden provocar incendios y explosiones, mientras que, en el mejor de los casos, impiden que la batería mantenga la carga. Este separador también debe ser permeable al litio u otros iones que tienen que pasar de un lado de la batería o del otro durante la carga y descarga.

Con un separador sólido y metales de litio, las baterías serían mucho más compactas para la misma potencia de salida y capacidad de almacenamiento. Esto acercaría a los vehículos eléctricos a poder competir con los vehículos de combustibles fósiles en términos de alcance y peso. Cuando se considera que un galón de gasolina contiene 33,7 kWh de energía química potencialmente utilizable y que 3 galones de gasolina pesan mucho menos que la batería de un Tesla (además, es mucho más pequeña), existe una gran desventaja. Las baterías más pequeñas y con mayor densidad de energía podrían cerrar un poco la brecha.

El problema con las baterías de estado sólido hasta ahora es que todos los separadores han estado plagados de problemas. El separador debe permitir que los iones pasen como una batería líquida, pero sin fallar bajo estrés o con el tiempo. Hasta ahora, las baterías de estado sólido de alto rendimiento se han reducido principalmente a dendritas, o pequeños crecimientos de cristales metálicos que eventualmente penetran en el separador y destruyen la celda.

Para compensar esto, los investigadores han intentado muchos compromisos diferentes, como hacer que la batería tenga muy poca energía o que funcione a temperaturas y presiones antinaturales. Si bien esto puede funcionar para algunos dispositivos electrónicos pequeños, estos compromisos los hacen inadecuados para uso automotriz. La baja potencia significaría una batería gigante y cara. Las condiciones de funcionamiento inusuales significarían que necesitan más energía para mantenerlos calientes de lo que valen o son susceptibles a daños porque ya están bajo mucho estrés.

Quantumscape dice que ha creado un separador de cerámica que proporciona buena potencia, no produce dendritas y puede durar más de 1.000 ciclos. Para las baterías de varias capas (que serían necesarias para alimentar un automóvil eléctrico), afirma haber logrado más de 800 ciclos con una capacidad similar a la de las celdas de una sola capa.

Puede leer más en la presentación de la empresa aquí (PDF).

Definitivamente se justifica cierto escepticismo

Nada de esto significa que la compañía está fuera de peligro, ni significa que definitivamente saldrá al mercado con baterías de estado sólido asequibles. Ser capaz de fabricar algunas baterías de ejemplo / prototipo en el laboratorio que puedan sobrevivir a muchas cargas y descargas no significa que la tecnología para construirlas escale bien para producir millones o miles de millones de células para alimentar vehículos eléctricos. Incluso si logra eso, hacer que el producto final cueste menos que las baterías de iones de litio de electrolito líquido actuales es aún más difícil.

Quantumscape probablemente tiene algunos planes e ideas de aspecto realista sobre cómo lograr todo eso, o el Grupo Volkswagen no habría invertido mucho en él, pero incluso las mejores empresas a veces hacen malas inversiones en callejones sin salida tecnológicos.

Durante Electronia’En el momento de informar sobre este tema, han llegado muchas empresas que hacen grandes promesas de tecnología de baterías revolucionaria, y todas se han ido. Los avances prometidos demostraron ser mucho más desafiantes de lo que pensaban la empresa o los investigadores, o las baterías no funcionaron. Dada esta historia, definitivamente somos escépticos de cualquier afirmación con respecto a la tecnología de la batería hasta que se haya probado mucho más.

Si esto funciona como ellos esperan …

Ser capaz de producir baterías de estado sólido potentes, con gran densidad de energía y asequibles definitivamente sería un gran avance. Impulsaría a Volkswagen y Quantumscape por delante de la competencia si pueden hacerlo en los próximos 3-5 años como dicen.

Las celdas de batería de vehículos eléctricos de alta densidad energética cambiarían las reglas del juego.

Primero, los tamaños y pesos de las baterías serían mucho más pequeños. Esto permitiría que los vehículos tuvieran rangos mucho mayores o les permitiría ser mucho más livianos. Probablemente tenga fabricantes de automóviles que fabriquen vehículos de turismo y transporte de largo alcance, pero también produzcan autos deportivos que se manejan como pequeños vehículos de gasolina con “solo” 500 millas de alcance aproximadamente. Habría mucha mayor flexibilidad en el diseño y las capacidades de los vehículos.

Una mayor densidad de potencia también significaría más potencia. Los vehículos eléctricos ya generan un par motor enorme de gama baja, pero eso sería aún mayor. Los caballos de fuerza, que brindan un mejor rendimiento a alta velocidad, también serían mucho mejores. Eso haría que los vehículos eléctricos no luchen tanto para acelerar a velocidades de autopista como lo hacen los vehículos eléctricos más lentos de hoy.

Combine la mayor potencia y los pesos más livianos (asumiendo que no quiere un EV de 1,000 millas), y podría tener un vehículo muy poderoso y ágil. Los mejores autos deportivos de gasolina aún lo superarían, pero no tanto como superan a los vehículos eléctricos en la pista hoy en día. La brecha sería mucho menor.

Los problemas de desgaste de los neumáticos que experimentan los vehículos eléctricos pesados ​​y de alto par también serían mucho menores. Sin todo el peso empujado hacia abajo, habría mucho menos estrés en los neumáticos para vehículos eléctricos, lo que conduciría a una vida útil mucho mejor.

Dependiendo de cuán grandes sean las baterías de estado sólido, también pueden proporcionar tasas de carga mucho más altas. Un vehículo que pudiera agregar 500 millas o más de alcance en 5 minutos eliminaría una de las mayores ventajas que tienen los vehículos de combustibles fósiles en la actualidad.

Por todas estas razones, las baterías de estado sólido que Quantumscape afirma estar más cerca de construir definitivamente serían una gran cosa, y beneficiarían a Volkswagen y a él más que a otros fabricantes hasta que pudieran alcanzarlos o superarlos en otras formas. Pero esto es un gigantesco si eso no es una cosa segura en absoluto. Sin mucha más evidencia de sus logros y evidencia de que se puede hacer a escala por un precio decente en el corto plazo, todos deberíamos permanecer escépticos.

Imagen destacada: una captura de pantalla de la presentación reciente de Quantumscape.

Y, sin más enrollarme, volverás a saber de mi una próxima noticia. ¡Hasta más ver!

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