Uno de los grandes problemas de los coches eléctricos podría estar resuelto: las baterías en estado sólido, más seguras, eficientes y ecológicas que las tradicionales. Gracias a una novedosa adición basada en nitratos, se ha encontrado una solución a los problemas de incompatibilidad en los electrolitos de las baterías, allanando el camino para vehículos eléctricos de mayor rendimiento.

Hasta ahora, el nitrato de litio y el 1,3-dioxolano (DOL) —esenciales en los electrolitos de las baterías en estado sólido— eran incompatibles. Sin embargo, a través de la incorporación de un aditivo basado en nitratos, la Universidad de Bayreuth ha logrado superar este obstáculo crucial en las baterías en estado sólido para coches eléctricos. 

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La importancia de esta innovación se destaca en un artículo publicado en la revista Energy & Environmental Science. El aditivo en cuestión, trietilenglicol dinitrato (TEGDN), ha sido diseñado específicamente para permitir la polimerización del DOL. 

Este proceso conlleva la formación de una capa rica en nitrógeno en la interfase sólida del electrolito, lo que a su vez suprime reacciones parásitas perjudiciales y aumenta la eficiencia de las baterías para los vehículos eléctricos.

El Prof. Ciucci, a cargo de la investigación, enfatiza: “Este estudio subraya la importancia del diseño de la estructura molecular en la creación de aditivos efectivos para electrolitos de estado sólido casi sólidos. Representa un avance significativo en la viabilidad práctica de emplear electrolitos de estado sólido basados en poli-DOL en baterías de litio”.

"Al mismo tiempo, la naturaleza de estado sólido de las baterías garantiza un alto nivel de seguridad, mientras que su fabricación sigue siendo sencilla", afirma el Prof. Ciucci sobre el nuevo sistema aplicado en las baterías.

Ya se han desarrollado baterías basadas en este avance

Los resultados de esta investigación no solo han quedado en el ámbito teórico. Se han desarrollado varias celdas de batería basadas en estos principios. Entre ellas, destaca una celda tipo botón a escala de laboratorio que pudo ser cargada y descargada de manera estable más de 2.000 veces. 

También se ha fabricado una celda de bolsa Li-S de 1,7 Ah con una alta densidad de energía de 304 Wh/kg. Este logro tecnológico ofrece un respaldo sólido para el futuro de los coches eléctricos. No solo se han superado obstáculos técnicos importantes, sino que también se ha asegurado que el proceso de fabricación siga siendo sencillo y familiar para la industria. 

¿Qué podrían mejorar las baterías en estado sólido en los coches eléctricos?

Las baterías de estado sólido presentan una serie de ventajas que tienen el potencial de revolucionar la industria de la energía y la movilidad. 

A medida que la investigación y el desarrollo continúan avanzando, es probable que estas ventajas se vuelvan aún más pronunciadas, allanando el camino para un futuro más seguro, eficiente y sostenible:

• Mayor autonomía: Las baterías de estado sólido ofrecen una mayor densidad energética, lo que significa que los vehículos eléctricos podrían recorrer distancias más largas con una sola carga. Esto eliminaría la preocupación por la autonomía y aceleraría la aceptación de los vehículos eléctricos.
• Tiempo de carga reducido: Gracias a su capacidad para aceptar cargas más rápidas, las baterías de estado sólido podrían recargarse en mucho menos tiempo que las baterías convencionales. Esto eliminaría uno de los inconvenientes actuales 
• Seguridad mejorada: Las baterías de estado sólido son inherentemente más seguras debido a su diseño que elimina líquidos inflamables y reduce el riesgo de fugas y explosiones. Esto aumentaría la confianza del público en la seguridad de los vehículos eléctricos.

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• Mayor vida útil: Con una menor degradación durante los ciclos de carga y descarga, las baterías de estado sólido tendrían una vida útil más larga. Esto reduciría los costos a largo plazo y aumentaría la durabilidad 
• Rendimiento mejorado: La menor resistencia interna en las baterías de estado sólido daría como resultado una entrega de potencia más rápida y eficiente. Los vehículos eléctricos tendrían una aceleración más rápida y una mejor respuesta en general.

• Diseño y espacio: Las baterías de estado sólido son más compactas y versátiles en términos de forma y tamaño. Esto permitiría a los fabricantes de automóviles diseñar vehículos con diseños más innovadores y optimizar el espacio interior.
• Resistencia a la Temperatura: Las baterías de estado sólido funcionan mejor en una amplia gama de temperaturas, lo que aumentaría su rendimiento en climas extremos. El mal funcionamiento de los coches eléctricos en climas muy fríos podría solucionarse.
• Menor Impacto Ambiental: La eliminación de materiales líquidos y tóxicos en las baterías podría reducir el impacto ambiental de la fabricación, uso y desecho de baterías. La extracción de litio utilizado en las baterías actuales es costoso y conlleva grandes problemas ambientales.

La industria del automóvil eléctrico recibe así un espaldarazo fundamental en su búsqueda de soluciones de baterías más avanzadas. 

Este avance no solo resuelve problemas técnicos, sino que también demuestra la importancia de la investigación y el diseño molecular en la creación de tecnologías transformadoras.