Las baterías de electrolito sólido van abriéndose paso cada vez con más fuerza, y cada vez es mayor el número de fabricantes investigando o empezando a trabajar con ellas: Mercedes-Benz, Samsung, Volkswagen... También Toyota, que recientemente ha puesto fecha para sus baterías sólidas: 2025.
En una reciente entrevista concedida a Autonews, Keiji Kaita, vicepresidente ejecutivo de Toyota, ha hablado sobre el estado en que se encuentra la compañía nipona en lo relativo a las baterías de electrolito sólido, una de las tecnologías con mayor proyección en los vehículos eléctricos en los próximos años, sus potenciales especificaciones y sus principales obstáculos para su comercialización.
En condiciones normales (es decir, si no hubiera existido una pandemia como la que estamos viviendo), los Juegos Olímpicos de Tokyo se hubieran celebrado este año y Toyota, uno de los sponsors principales, hubiera aprovechado la ocasión para presentar toda su tecnología. Los Juegos se tendrán que celebrar el año que viene, pero los investigadores de Toyota han seguido trabajando para evolucionar las baterías de sus próximos coches eléctricos. Tanto es así que ya tienen un primer prototipo funcional de una batería de electrolito sólido, la cual han empezado a utilizar en vehículos de prueba.
Según Keiji Kaita, todavía es demasiado pronto para decir cuándo harán su debut oficial dichos prototipos, pero ha asegurado que comenzará a producirlas en número limitado para el año 2025. Toyota está desarrollando sus baterías de estado sólido a través de Prime Planet Energy & Solutions Inc., una empresa conjunta con Panasonic que comenzó a operar en abril y que cuenta con unos 5.100 empleados.
La fabricación de las celdas de estas baterías presenta un enorme desafío, principalmente porque las celdas deben producirse en un ambiente ultra seco, con la mínima humedad. Actualmente dichas celdas se fabrican en cabinas transparentes selladas, totalmente aisladas, conocidas como cajas de guantes. Esto hace que la fabricación de las baterías sea lenta, costosa y poco adecuada para grandes producciones en serie. De hecho, inicialmente las baterías costarán más que las actuales baterías de iones de litio debido, precisamente, a esta falta de producción a escala.
Sin embargo, Toyota tiene grandes expectativas sobre el potencial de esta tecnología. Por ejemplo, la compañía nipona tiene como objetivo desarrollar baterías de electrolito sólido que mantengan más del 90 % de su capacidad original durante 30 años, lo que significaría una degradación bajísima. Otra ventaja tiene que ver con los tiempos de carga: según Kaita, cargar completamente la batería prototipo (0-100 % SoC) requiere menos de 15 minutos, si bien desconocemos su capacidad total. En cualquier caso, y entendiéndose a igual capacidad de batería, Kaita asegura que se pueden cargar mucho más rápido que las baterías actuales.
Por otro lado, los ingenieros de Toyota están investigando la manera de conseguir mayores densidades de energía. Aunque la cifra no ha sido revelada, podría no ser lo suficientemente atractiva a día de hoy, pero confían en que acabe teniendo una densidad energética elevada. Según Kaita, «para contrarrestar las limitaciones, estamos analizando cómo podríamos ajustar el ánodo u otros materiales. Estamos tratando de reducir las desventajas que existen». Toyota ha optado por centrarse en un electrolito a base de azufre, ya que parece resultar en una transferencia más eficiente de los iones de litio entre los electrodos.
Otro de los obstáculos pendientes de resolver, según Kaita, es desarrollar un electrolito que pueda compactarse mucho a la vez que se mantiene flexible. El electrolito sólido debe compactarse a alta presión para reducir los espacios entre las partículas, de forma que los iones y los electrones puedan pasar fácilmente. Pero también debe ser flexible, porque el ánodo se expande y contrae durante la descarga, y el electrolito debe tener cierto margen. El problema es que cuanto mayor es la expansión y la contracción, más se deforman los electrolitos, lo cual aumenta la degradación de la batería con el tiempo. La clave es desarrollar un material que reúna las mejores condiciones en ambos sentidos.
Con los plazos anunciados por Toyota, todavía quedan por delante cinco años para seguir investigando, desarrollando y mejorando las baterías de electrolito sólido. Una tecnología que, por ahora, todavía no cumple con algunas de las ventajas que potencialmente tiene. Cuando la tecnología esté madura y bien desarrollada, se espera que estas baterías sean más ligeras y más baratas que las baterías actuales, e incluso hay quien apunta a una densidad energética entre dos y tres veces mayor que las de iones de litio existentes hoy en día. A todo ello hay que añadir una menor vulnerabilidad a temperaturas extremas y una mayor seguridad, ya que no tienen riesgo de incendio.