Las baterías de litio convencionales, que emplean un electrolito líquido para transportar iones, han sido esenciales para el avance y la popularización de la movilidad eléctrica. Sin embargo, están llegando a su límite en cuanto a la capacidad de carga rápida, especialmente debido a las altas temperaturas asociadas con este proceso, lo que plantea preocupaciones de seguridad.
La búsqueda de una tecnología alternativa ha llevado a explorar diversas rutas. Una de las más habituales es la de reemplazar el electrolito líquido por uno sólido (usualmente cerámico), con el fin de eliminar los peligros de combustión. Pueden almacenar más energía por unidad de volumen, permiten tasas de recarga más altas y ofrecen mayores niveles de seguridad, ya que se elimina la posibilidad de incendio. Además, las baterías sólidas requieren menos cantidades de cobalto.
Así se demuestra la seguridad de las baterías sólidas
Las baterías de litio- azufre (Li-S) se consideran una tecnología muy prometedora debido a sus beneficios en términos de rendimiento técnico, coste y sostenibilidad ambiental. En los vehículos eléctricos, su elevada densidad energética y sus ventajas económicas podrían contribuir a disminuir la diferencia de precio y mejorar la autonomía en comparación con los vehículos tradicionales a combustible.
Sin embargo, el empleo de litio sólido junto con un electrolito orgánico líquido presenta ciertos desafíos. Las reacciones químicas internas en las baterías de azufre provocan la formación de sulfuro de litio sólido y polisulfuro de litio líquido, causando la pérdida de material activo en el cátodo de azufre y la corrosión en el ánodo de litio. Esto lleva a una degradación más rápida de la batería, limitando así su vida útil. El empleo de electrolitos sólidos en este tipo de baterías puede solucionar este problema.
La empresa australiana Li-S Energy Limited ha anunciado que sus nuevas celdas de baterías de litio y azufre en estado semisólido han superado con éxito las rigurosas pruebas de penetración con clavos. Los resultados superan los estándares civiles y también los estándares militares que fija el ejército de los EE. UU, que son todavía más exigentes.
Las pruebas implican penetrar la celda de la batería con un clavo de acero en condiciones precisas en una cámara a prueba de explosiones. El propósito es determinar que le sucede a una celda de batería si se daña en un accidente o si hay un cortocircuito interno. Se realizaron en celdas multicapa de litio y azufre de 2,5 Ah construidas en la línea de microproducción de Fase 2 de la empresa. Se probaron un total de 28 celdas que superaron los requisitos de los estándares civiles UL2271 y UL2580 y las especificaciones de rendimiento militar de EE. UU. MIL-PRF-32383/4X solicitadas por los socios aeroespaciales de la compañía.
En abril de 2023, la empresa anunció que había alcanzado una densidad gravimétrica de más de 400 Wh/kg y una densidad de energía volumétrica de 540 Wh/l con su química de estado semisólido GEN3. Estas cifras prácticamente duplican las de las baterías de iones de litio actuales.
El director ejecutivo de Li-S Energy, Lee Finniear, ha explicado que “en el mercado de drones, aviones eléctricos y defensa, un incendio en una batería podría ser catastrófico. Estos resultados muestran a nuestros socios que las celdas son seguras cuando son penetradas y continúan funcionando incluso después de haber sido dañadas”.
Actualmente, con una inversión de 10 millones de dólares australianos, Li-S Energy está finalizando la puesta en marcha de una nueva instalación de producción de Fase 3 que le dará a la empresa la capacidad de producir cientos de celdas por semana. En los próximos meses, la empresa realizará una serie de pruebas adicionales que fijarán las hojas de datos de rendimiento de estas celdas.
