Las baterías siguen siendo el componente más caro de todos los que incluyen los coches eléctricos, haciendo que su precio, por ahora, no sea competitivo en todos los casos con los vehículos de combustión. Cada kWh de capacidad cuesta mucho dinero y la única forma de lograr reducir el precio de los vehículos es lograr la misma capacidad energética reduciendo los costes de fabricación. La solución: las baterías de electrolito sólido.
Con las baterías de iones de litio que se usan actualmente, más potentes y más capaces de almacenar energía que cualquier otra tipología, los coches eléctricos de última generación ya logran alcanzar autonomías suficientes como para satisfacer todas las necesidades de desplazamiento que ofrecen los vehículos de combustión. Pero hay dos aspectos que fallan en este escenario. El primero es la insuficiente infraestructura de recarga rápida existente que no permite asegurarse la recarga durante estos desplazamiento ni que la parada sea asumible en cuanto a su duración. El segundo es el precio de los coches eléctricos, muy por encima de los de combustión y que precisan hacer muchos kilómetros para amortizar la diferencia con el combustible y el mantenimiento. Las baterías de electrolito sólido están llamadas a solucionar este segundo inconveniente.
Los componentes principales de una batería son los dos electrodos (cátodo y ánodo) entre los que viajan los iones, que están sumergidos en un electrolito que facilita su desplazamiento. Cuando está en proceso de descarga los iones se liberan del ánodo o electrodo negativo y viajan hasta el cátodo o electrodo positivo. Cuando la batería se conecta a un cargador, ocurre lo contrario y la batería se recarga.
Las baterías de electrolito sólido son intrínsecamente más seguras al no contener elementos inflamables.
Una batería tradicional de plomo-ácido de 12V contiene una solución de ácido sulfúrico como electrolito, un producto químico muy peligroso que debe permanecer siempre confinado dentro de la batería. Una batería de iones de litio de alta potencia tiene habitualmente un electrolito inflamable compuesto de sales de litio disueltas en un solvente. Además, el separador es el otro componente fundamental que evita que se toquen los electrodos.
Estas baterías deben contar con sistemas de seguridad muy robustos para evitar la acumulación de calor que puede provocar un "embalamiento térmico", es decir, una elevación de temperatura incontrolada que puede llegar a ocasionar un incendio en la batería que es imposible de apagar, puesto que está continuamente realimentándose a base de sus componentes químicos.
Estos sistemas de seguridad electrónicos administran las baterías y los circuitos de refrigeración para mantenerlos en condiciones térmicas seguras, lo que aumenta el coste de fabricación y el peso de la batería.
Las baterías de estado sólido, que no dejan de ser baterías de litio modificadas, vienen a solucionar este inconveniente sustituyendo el electrolito inflamable por otro en estado sólido, mucho más seguro. El calor que se produce en una batería de estado sólido es mucho más fácil de controlar, lo que permite implementar sistemas de refrigeración mucho más simples, más baratos y menos voluminosos. No se necesitan separadores entre los electrodos, ni una cubierta externa protectora, que también añade peso, ya que la tecnología es intrínsecamente segura.
Prototipo de celda de batería de electrolito sólido de BMW.
El problema de este tipo de baterías está en la baja conductividad del electrolito sólido, formado habitualmente por un material cerámico. Pero la investigación continua y los últimos materiales que se están estudiando son altamente conductores.
Pero las ventajas del electrolito sólido no se quedan aquí. Su densidad de energía, o la cantidad de energía que una batería puede almacenar en relación con su peso y volumen es muy alta. Algunos estudios anuncian que podrían duplicarse las cifras de densidad de las baterías actuales, lo que quiere decir que una batería en estado sólido ofrecería el doble de autonomía ocupando y pesando lo mismo. Además, cuanto más liviana es la batería, menos peso debe transportar el automóvil, lo que también se traduce en un menor consumo de energía y en una mayor autonomía. Es decir, un coche eléctrico necesitaría una batería más pequeña que las actuales para lograr la misma autonomía.
La fecha en la que estará disponible esta tecnología está todavía en el aire, aunque algunos fabricantes ya apuestan por producirlas en 2025 o incluso antes. Cuando esto suceda el panorama de la industria automotriz cambiará radicalmente.