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La batería de estado sólido que te permitirá tener un coche eléctrico: más barata, con más autonomía y tiempos de carga ultra-rápidos

David Villarreal | @davidvillarreal | 9 Abr 2022
Showcar Renault
Showcar Renault

¿Por qué no compramos coches eléctricos? Entre los argumentos - objetivos y razonables - que uno podría esgrimir para no comprar un coche eléctrico, bien podrían estar que aún siguen siendo bastante caros.

Por otro lado, los viajes de larga distancia en coche eléctrico siguen requiriendo de cierta planificación, por su autonomía limitada y por el tiempo que se requiere para recargar las baterías.

Imagina poder resolver todos esos problemas de la mano de la batería de estado sólido. Poder disponer de coches eléctricos más baratos, con más autonomía y tiempos de carga ultra-rápidos. ¿Dónde hay que firmar?

La batería de estado sólido promete resolver algunos de los problemas por los cuales no compramos coches eléctricos, como el precio de las baterías, que encarece el automóvil, o su autonomía y el tiempo que requiere la recarga de baterías
Batería de electrolito líquido de ion de litio del Audi e-tron GT.

La batería de estado sólido en el coche eléctrico

La idea de emplear un electrolito sólido, en vez del electrolito líquido que emplean las baterías actuales, no es ni mucho menos novedosa, y se remonta a los descubrimientos de Michael Faraday en el siglo XIX. Hasta ahora no había prosperado esta idea, por la dificultad para conseguir una densidad energética óptima y porque era más sencillo producir baterías de electrolito líquido que cumplieran con su cometido.

Pero el avance que ha vivido la tecnología en los últimos años, que nos ha llevado a estar rodeados de dispositivos electrónicos, que aspiramos sean plenamente funcionales el mayor tiempo posible, sin cables, y con la mayor autonomía posible, así como la transición hacia el coche eléctrico, nos han llevado a prestar toda la atención posible a las baterías de estado sólido.

Así las cosas, los fabricantes de automóviles ya han comenzado a dedicar todos sus recursos en el desarrollo de la batería de estado sólido que, como os decíamos, promete ser más barata, ofrecer grandes autonomías y tiempos de recarga ultra-rápidos.

La transición hacia el coche eléctrico ha acelerado la carrera hacia la batería de estado sólido, que podría resolver muchos de los problemas que acusan los coches eléctricos con baterías de electrolito líquido
Presentación de la batería de estado sólido de Nissan.

Las ventajas que promete la batería de estado sólido

Antes de seguir, merece la pena repasar muy brevemente las ventajas que promete la batería de estado sólido, para entender por qué esta tecnología centra toda la atención de los fabricantes de coches y se presenta como un antes y un después para el coche eléctrico.

  • Sobre el papel, las baterías de estado sólido serán más baratas. A lo largo de este artículo hablaremos sobre todo del proyecto de Renault y Nissan, que ya han anunciado algunos datos clave de su futura batería de estado sólido. Renault asegura que la batería de estado sólido costará la mitad que las baterías actuales de electrolito de litio. Algunas estimaciones menos optimistas proponen un ahorro de costes en el entorno del 30%, sobre todo por no requerir algunos procesos complejos existentes en la producción de baterías de electrolito líquido actuales.
  • La densidad energética de la batería de estado sólido será muy superior, eso significa disponer de baterías que puedan acumular la misma energía en un espacio, y con un peso, inferiores a las actuales. BMW estima una mejora en la densidad energética de dos dígitos, Renault promete doblar la densidad energética respecto a las baterías de ion de litio actuales. Actualmente este es uno de los grandes retos en el desarrollo de baterías de estado sólido. Y es que, para conseguirlo, los fabricantes tendrán que recurrir a nuevas soluciones, como emplear ánodos de litio metal.
  • Mucha autonomía. Disponer de coches eléctricos más económicos que los actuales y autonomías superiores a los 1.000 kilómetros será posible. Al menos si nos atenemos a las estimaciones que nos están proporcionando los fabricantes de coches mencionados en este artículo.
Pack de baterías de electrolito líquido de Audi.
  • Tiempos de carga ultra-rápidos. El empleo de ánodos de litio metálico, en lugar de los tradicionales basados en grafito, permitirá tiempos de carga mucho más rápidos y, potencialmente, trabajar con altos voltajes, que no estarían al alcance de las baterías actuales. Renault y Nissan aseguran que están consiguiendo tiempos de carga reducidos a una tercera parte con respecto a las baterías actuales.
  • La seguridad de las baterías de estado sólido también es un factor importante, se reduce el riesgo de incendio de los sistemas de acumulación de energía de electrolito líquido que, a pesar de estar muy controlado, existe por ser inflamable. Eso permitirá reducir sistemas de protección y crear celdas más sencillas y, de nuevo, económicas. Algunos estudios apuntan, incluso, a que la temperatura de servicio de estas baterías se reducirá respecto a las baterías actuales (ACS Publications).
  • Las baterías de estado sólido pueden emplear litio, pero también abren la puerta a emplear nuevos materiales y ánodos libres sin litio, y resolverían algunos de los problemas que plantea el empleo masivo de litio que requerirá la transición completa hacia el coche eléctrico.

El reto de las baterías de estado sólido merece la pena

A tenor de algunas de las ventajas de las baterías de estado sólido que promete la industria su desarrollo merece la pena. Para contrastar los datos que nos han proporcionado los fabricantes de coches, hemos consultado a los investigadores de CIC energiGUNE de Álava, el centro de investigación para almacenamiento de energía electroquímica y térmica, que desde hace más de diez años lleva investigando el desarrollo de baterías de estado sólido, encontrándose en el punto de cerrar la brecha entre la investigación y el desarrollo y la producción de celdas.

Desde CIC energiGUNE apuntaban a la verdadera integración que cambiará las reglas del juego, que será la implementación de litio metálico en el ánodo, con una capacidad para alojar iones de litio diez veces superior a la del ánodo de grafito empleado en las baterías actuales. Sus estimaciones, en cuanto al ahorro de coste (estiman entre un 30% y un 40% a la tecnología actual de electrolito líquido), mejora de la densidad energética, de la autonomía y los tiempos de carga, coinciden con las que nos proporcionan los fabricantes de coches.

Sus investigadores consideran que, a tenor de la colaboración y las inversiones que está realizando la industria automovilística en las tecnológicas que investigan esta tecnología, la posibilidad de que en un plazo de cuatro o cinco años veamos la implantación masiva de las baterías de estado sólido en automóviles es real.

Los investigadores de CIC energiGUNE, con más de 10 años de experiencia en el desarrollo de baterías de estado sólido, nos confirman que la posibilidad de verlas implantadas masivamente en automóviles en 4 o 5 años es real
Presentación de la batería de estado sólido de Nissan.

Una tecnología de baterías en pleno desarrollo

Hace más de diez años os hablábamos de la batería de estado sólido en este mismo medio y de la promesa de algunos fabricantes de crear coches eléctricos más baratos y con más autonomía. Una década después, la batería de estado sólido sigue siendo una promesa. Por suerte, en los últimos años hemos conocido con más detalle los avances de algunos fabricantes, datos concretos de las prestaciones de sus futuras baterías y, sobre todo, plazos para su implantación y la fecha en la que veremos los primeros coches eléctricos con batería de estado sólido en el mercado.

El proyecto de Renault y Nissan, por ejemplo, espera disponer de un prototipo de celda de batería de estado sólido en 2024. A mediados de 2028 comenzará la producción, en grandes volúmenes, de la primera batería de estado sólido de Renault y Nissan y, por lo tanto, el lanzamiento de su primer coche eléctrico con batería de estado sólido. En 2025, BMW nos presentará un prototipo equipado con una batería de estado sólido plenamente funcional. BMW también ha asegurado que en 2030 lanzarán un coche eléctrico con batería de estado sólido.

Más allá del automóvil, nos encontramos con que la compañía francesa Bluebus, del Grupo Bolloré, ya está comercializando autobuses eléctricos equipados con baterías de estado sólido, con electrolito polimérico, litio metálico, y sin emplear cobalto ni "tierras raras".

La promesa del coche eléctrico con baterías de estado sólido viene de lejos, pero Renault ya ha anunciado un lanzamiento en esta década y BMW en 2030
BMW iX.
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La batería de estado sólido de Nissan

En este artículo completamos la información que conocimos en enero, del proyecto de Renault y Nissan. Nissan está trabajando intensamente en el desarrollo de la batería más esperada y más deseada, erigiéndose como la responsable del proyecto de batería de estado sólido que empleará Nissan, pero también Renault y Mitsubishi, que estará produciéndose a gran escala a mediados de 2028 y que, para entonces, comenzará a introducirse en los nuevos coches eléctricos de Nissan, Renault y Mitsubishi.

Toma nota. La nueva batería de Nissan costará la mitad, tendrá el doble de densidad energética y se recargará tres veces más rápido.

Anticipo del nuevo Renault 5.
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Renault, Nissan y Mitsubishi desvelan sus planes

La alianza entre Renault, Nissan y Mitsubishi ya ha desvelado sus planes, las sinergias con las que no solo esperan ser competitivos en una industria que afronta la gran transición hacia el coche eléctrico, sino también convertir a sus marcas en referentes del coche eléctrico. Y para ello, no nos quepa la menor duda que uno de los hitos más importantes será conseguir un avance tan disruptor como lo es la puesta en marcha de la batería de estado sólido.

Entre las novedades, también nos quedaríamos con que hay futuro - y mucho futuro - tanto para Nissan, como para Mitsubishi, en Europa. Nissan lanzará un sucesor para el Micra, que será eléctrico, compartirá plataforma y se producirá en Francia junto con el Renault 5. Mitsubishi también aprovechará la presencia de Renault en Europa, para lanzar una nueva generación de ASX que también compartirá plataforma y se producirá junto con un nuevo SUV compacto de Renault. Ese nuevo ASX se producirá junto con el Captur, y el nuevo SUV compacto de Renault, en Valladolid.

Ahora bien, ¿qué sabemos de la nueva batería de estado sólido de Nissan?

La batería de estado sólido de Nissan

Nissan se ha erigido como la líder del proyecto de batería de estado sólido de la alianza entre Renault, Nissan y Mitsubishi. Nissan lleva años trabajando en su desarrollo y aprovechando el papel pionero ejercido con la experiencia del primer coche eléctrico de volumen, el Nissan Leaf.

Nissan estaría desarrollando internamente toda la tecnología de batería de estado sólido, la química de la celda ha sido diseñada por Nissan, del ánodo, al cátodo. Y se espera que el primer prototipo de celda de esta batería de estado sólido se produzca en 2024.

Para su producción en volumen y su implantación en vehículos de producción aún habrá que esperar hasta mediados de 2028.

Los detalles de la batería de estado sólido

Aunque Nissan aún no ha confirmado, en detalle, cómo será su nueva batería de estado sólido que, recordemos, aún está desarrollándose, sí que nos ha proporcionado algunos datos clave interesantes, que toman como referencia las baterías de iones de litio empleadas actualmente para avanzarnos las prestaciones de la futura batería de estado sólido.

  • En 2024 dispondrán del primer prototipo de celda de batería de estado sólido
  • A mediados de 2028 se producirá en volumen la primera batería de estado sólido
  • Su coste será la mitad con respecto a las baterías actuales, de iones de litio
  • Su densidad energética será el doble con respecto a las baterías de iones de litio y, por lo tanto, podrán conseguir potencialmente el doble de autonomía o la misma autonomía ocupando la mitad de espacio y la mitad de masa
  • Su tiempo de carga se reducirá a una tercera parte con respecto a las baterías de iones de litio

Con esta tecnología, Nissan espera que el precio de los coches eléctricos se equipare al de sus homólogos de combustión interna. Por si no fuera poco, la batería de estado sólido, según Renault y Nissan, podría conseguir que el coste de las baterías se reduzca a 65 dólares/kWh (58 euros/kWh), que sería la mitad del coste estimado actual de las baterías de iones de litio, que se sitúa en el orden de los 130 dólares/kWh (116 euros/kWh).

BMW i4.
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El proyecto de batería de estado sólido de BMW

BMW es otra de las marcas que en los últimos meses ha avanzado novedades importantes al respecto de su futura batería de estado sólido que, según BMW, podría estar en un nuevo coche eléctrico de producción en 2030. La marca alemana confirmaba también que en 2025 presentará un prototipo con una batería de estado sólido plenamente funcional.

En el caso de BMW, las cifras que de momento nos ha avanzado de su futura batería de estado sólido no son tan completas, ni tan ambiciosas como las proporcionadas por Renault y Nissan. Pero sí han confirmado una mejora de la densidad energética de las celdas empleadas en el entorno de los dos dígitos.