La empresa estadounidense Solid Power lleva años trabajando en el desarrollo de celdas de baterías con electrolito sólido, peleando con la tecnología, y también con la financiación, hasta llegar al resultado que acaba de anunciar. Porque su objetivo no era crear una batería en estado sólido y comercializarla, sino crear la tecnología All-Solid-State Platform que realmente es una plataforma de celdas de batería en estado sólido que permite tres diseños exclusivos con los que es posible reducir el coste del material activo del cátodo hasta en un 90%.

A finales del año pasado, Solid Power anunció que arrancaba la producción de baterías de litio en estado sólido en sus instalaciones de Louisville, Colorado. Estas baterías de 22 capas son capaces de ofrecer 20 Ah de carga eléctrica para las que se emplea un sistema de producción automatizado roll-to-roll que es el que se utiliza habitualmente en la industria de la electrónica. Un paso previo y fundamental para pasar a escalar tanto los procesos como las celdas a un formato superior que es el que se exige para su implementación en los coches eléctricos.

All-Solid-State Platform, una plataforma de baterías de estado sólido que permite tres diseños exclusivos.

Ahora, Solid Power va un poco más allá con la tecnología All-Solid-State Platform, que no solo se aplica a las celdas de metal de litio. También se puede usar en los cátodos actuales que emplean óxidos de litio y químicas NMC 811 (80 % de níquel, 10% de manganeso y 10% de cobalto). En este caso, con su electrolito sólido de sulfuro patentado es posible producir una celda con una densidad energética de 390 Wh/kg. A modo de comparación, las celdas 2170 de Tesla alcanzan una cifra de 260 Wh/kg, lo que quiere decir que la de Solid Power la mejora en un 33%. Cuando se emplea metal de litio en el ánodo y química NMC 811 en el cátodo la densidad de energía se eleva hasta los 440 Wh/kg, lo que supone una mejora del 69% sobre la mejor celda de batería disponible hoy en el mercado.

La plataforma también es compatible con cátodos de alta energía específica y bajo coste que no se puede utilizar con las actuales arquitecturas de celdas de iones de litio o con otras de base líquida que emplean otros metales. En este punto es donde la tecnología de Solid Power ofrece su objetivo más valioso: con estos cátodos podría fabricar una celda que elimine el cobalto o el níquel, metales que actualmente resultan imprescindibles para obtener celdas con una alta densidad energética. Según Solid Power, sería posible reducir el 90% de los costes que implica el material activo del cátodo, aunque no llega a mencionar a qué tipo de cátodos de conversión se refiere.

El resultado sería una batería con una densidad energética de 560 Wh/kg, que supone más del doble de lo que ofrece la 2170 de Tesla; esta cifra se traduce directamente en que las autonomías de los coches eléctricos se multiplicarían por más de dos. Solid Power ha realizado los cálculos pertinentes con una batería del Tesla Model 3 de 77 kWh en la que el electrolito líquido se sustituiría por el sólido con alto contenido en silicio, manteniendo el mismo cátodo. Para ofrecer la misma autonomía, 266 millas (428 kilómetros), pesaría alrededor de 304 kilogramos (en lugar de los 499 actuales) y su volumen sería mucho menor, (184 litros en lugar de 329) además de ser mucho más económica. Si además se modifica el ánodo y se sustituye por metal de litio, el peso sería de tan solo 269 kilogramos.

Datos de las celdas de baterías de la plataforma de Solid Power.

Con la tecnología All-Solid-State Platform, Solid Power pasa de ser un fabricante de baterías de estado sólido a un colaborador que tiene como objetivo proporcionar la mejor solución para cualquier química que cada cliente decida utilizar. BMW y Ford, dos de sus principales accionistas serán probablemente los primeros beneficiados cuando esta tecnología este completamente implementada.

Las celdas de ánodo de silicio con electrolito sólido ofrecen grandes ventajas en la carga rápida de los vehículos eléctricos, un factor crítico en la transición a la movilidad eléctrica. La eliminación de todos los líquidos y geles inflamables en el interior de la arquitectura de las celdas de estado sólido también soluciona muchos de los desafíos tradicionales de los ánodos ricos en silicio, proporcionando estabilidad cíclica y una larga vida útil sin necesidad de emplear costosas nanoestructuras. El resultado será una batería más segura, con mayor densidad de energía y más barata de fabricar en relación con las baterías de iones de litio actuales que ofrecen el mejor rendimiento.

Hoja de ruta de producto de Solid Power.

Aprovechando la presentación de esta plataforma, Solid Power también ha anunciado la transformación de su línea de producción de Colorado para que sea posible fabricar allí sus baterías de estado sólido basadas en un electrolito con alto contenido en silicio. Su intención es comercializar las celdas con cátodos de alta energía específica y bajo coste para 2026 debido, a la que seguirán las celdas NMC de metal de litio.

Escrito por Gonzalo García