La batería de estado sólido que se instalará en la Estación Espacial Internacional está formada por 15 celdas con una carga eléctrica de 140 mAh cada una, lo que da lugar a una fuente de alimentación de 2,1 Ah. El objetivo de este proyecto de investigación de la Agencia de Exploración Aeroespacial de Japón (JAXA) es corroborar el buen funcionamiento de esta tecnología en una situación en la que la temperatura juega un papel fundamental, lo que podría ayudar a reducir el tamaño de los acumuladores y a reducir su peso.
En una batería de litio, los dos electrodos y el separador que evita que se toquen, están sumergidos en un electrolito líquido o de gel que facilita el desplazamiento de los iones. El funcionamiento de estas baterías es muy dependiente de la temperatura y en muchas situaciones no son adecuadas porque su composición química las hace peligrosamente susceptibles a la combustión. El electrolito líquido es precisamente la parte de la batería que las hace más peligrosas ya que al hincharse debido a los cambios de temperatura puede provocar un cortocircuito cuando los electrodos se tocan, lo que puede llegar a un causar un incendio.
La tecnología del electrolito sólido
Las baterías que utilizan materiales sólidos para el electrolito no son tan susceptibles a los cambios térmicos, ya que su estructura mejora la estabilidad y la seguridad manteniendo su forma incluso si se daña el electrolito, lo que las hace menos susceptibles a un cortocircuito. Esta arquitectura reduce la necesidad de emplear gruesos protectores de temperaturas lo que disminuye el espacio necesario para ubicarlas y también el peso que aportan. Además, con esta solución la densidad de energía aumenta de forma considerable, lo que quiere decir que una batería en estado sólido en un vehículo eléctrico (o en un dispositivo eléctrico) ofrecería el doble de autonomía ocupando y pesando lo mismo.
La Estación Espacial Internacional
En los últimos años, las baterías de electrolito sólido se han convertido en una de las tecnologías que han sido objeto de una intensa investigación. Ciertas aplicaciones, como la exploración espacial, solo pueden usar baterías de litio convencionales en equipos especiales en los que se puede crear un entorno operativo seguro para ellas. JAXA se propuso buscar formas de sortear esta deficiencia y en 2016, y tras un proceso de selección de colaboradores, la corporación industrial y de ingeniería japonesa Hitachi Zosen fue elegida para cooperar en el desarrollo de una batería de estado sólido que pudiera rendir en el espacio.
Situación de la batería con electrolito sólido en el módulo de investigación "Kibo" de la Estación Espacial Internacional. Foto: JAXA.
El resultado de esta cooperación es una batería sólida que se instalará en el equipo de soporte de carga útil pequeña (SPySE) y se conectará a la Plataforma de Experimentos Expuestos Pequeños (i-SEEP) situada en el exterior del módulo de investigación japonés "Kibo". Las 15 celdas, cada una de ellas con una carga eléctrica de 140 mAh, darán lugar a una batería con un factor de forma de 65 mm x 52 mm x 2,7 mm y una capacidad de 2,1 Ah que permanecerá seis meses a prueba para comprobar el resultado de su rendimiento.
Gracias a su tecnología y a que no será necesario incluir protectores de gran grosor para luchar contra las bajas temperaturas, será una batería mucho más manejable que las de iones de litio con electrolito líquido, lo que ayudará a reducir su tamaño y a aligerar su peso. Además, al no necesitar calentamiento para lograr alcanzar temperaturas en las que su funcionamiento sea óptimo, se debería reducir el consumo de energía de los equipos que precisan baterías para funcionar en el espacio. El equipo que ha desarrollado esta batería pretende usar esta misma tecnología para los vehículos de exploración de la superficie de la Luna y de Marte.
