En el sector del almacenamiento energético, las baterías que cuentan con un electrolito sólido se han convertido en una tecnología prometedora. Sus características de seguridad, mayor densidad de energía y su potencial de escalabilidad las convierten en ideales, sobre todo en sectores como el de la industria del automóvil.
Antes de que puedan comenzar a comercializarse a gran escala como una solución viable técnica y económicamente alimentando vehículos eléctricos, hoy estas baterías encuentran aplicaciones en campos muy diversos e inesperados, lo que indica que la nueva era de la movilidad es posible.
Desde alimentar dispositivos médicos que salvan vidas hasta permitir la exploración interestelar y alimentar la tecnología portátil, las baterías de estado sólido están rompiendo barreras y remodelando el panorama de la innovación. Estas son algunas de las sorprendentes aplicaciones donde ya son una realidad.
Baterías sólidas en el espacio
La exploración espacial es uno de los ámbitos más exigentes en cuanto a niveles de seguridad y fiabilidad de las tecnologías que la gobiernan. En ella, las soluciones de almacenamiento de energía son imprescindibles y la búsqueda de desarrollos novedosos es una condición indiscutible.
Las baterías tradicionales enfrentan desafíos relacionados con el peso, el volumen y los peligros de seguridad potenciales. Por eso, las pilas de estado sólido están ganando terreno en la industria aeroespacial debido a su seguridad inherente y su mayor relación energía-peso.
SOLiTHOR, una empresa belga dedicada al desarrollo de baterías de estado sólido, ya las fabrica adaptadas a los exigentes requisitos de la industria espacial. Esta empresa está desarrollando un material ligero especialmente diseñado para el sector espacial, con el fin de reducir los costes operativos y prolongar el tiempo de permanencia en el espacio.
Estas baterías están diseñadas para resistir las temperaturas extremas y la radiación del espacio, al tiempo que brindan una fuente de alimentación eficiente y estable para misiones prolongadas. Según SOLiTHOR, su tecnología promete un ahorro sustancial de costes para las agencias espaciales, al tiempo que proporciona una batería liviana que podría reducir el peso en el despegue. Con cada kilogramo ahorrado, SOLiTHOR estima una notable reducción de 20.000 dólares en gastos de lanzamiento.
Sus componentes son un nano-ánodo de litio y un electrolito compuesto nano-sólido (nano-SCE), que no está construido a partir de un sulfuro, un óxido o un polímero y no necesita altas temperaturas de funcionamiento para alcanzar una alta conductividad de iones de litio.
La empresa afirma que sus celdas sólidas superarán el umbral marcado por las de iones de litio convencionales con las que se han llegado a alcanzar densidades de energía de 300 Wh/kg (800 Wh/l).
SOLiTHOR se asoció recientemente con Sonaca para desarrollar sistemas de baterías de litio de estado sólido recargables, seguras y de alta densidad, para su empleo en aeronaves regionales y movilidad aérea urbana. Esta asociación también se expandirá a los sistemas satelitales, así como a los sistemas de defensa.
Tecnología portátil multiusos
Los dispositivos portátiles se han convertido en una parte fundamental de nuestras vidas. Sus funciones son cada vez más numerosas pasando de ser imprescindibles para la comunicación a todos los niveles a utilizarse como equipos de rastreo de métricas de salud o para facilitar la localización, incluso mediante la realidad virtual.
Sin embargo, su hándicap está en la limitada autonomía y vida útil de sus baterías. Un componente que debe ser lo más pequeño y ligero posible, para no incomodar su uso, pero, a su vez, ofrecer largas autonomías. Las baterías de estado sólido se revelan como una solución convincente que puede cumplir con ambos extremos al proporcionar densidades de energía más altas en factores de forma compactos.
Ilika es un desarrollador de soluciones de almacenamiento basadas en la tecnología de estado sólido diseñadas para satisfacer las demandas específicas para aplicaciones médicas e industriales. Esta empresa ha desarrollado una línea de tecnología de batería miniaturizada, Stereax, que puede implementarse en dispositivos médicos activos implantados, en pequeños dispositivos portátiles y en sensores industriales.
Las baterías de estado sólido Stereax M300 reúnen varias propiedades que las hacen ideales y flexibles para adaptar su capacidad a las diferentes aplicaciones: pequeño factor de forma, recargables, seguras, ultradelgadas (escala milimétrica) y exentas de componentes líquidos y poliméricos.
Ilika ya ha enviado varias baterías Stereax M300 apiladas a su primer cliente desde su planta de fabricación en el Reino Unido. Estos envíos son los primeros de una serie de entregas ya planificadas. Entre sus clientes se encuentra Lura Health, una empresa desarrolladora de biosensores intraorales portátiles para diagnóstico salival. La compañía desarrolló estos pequeños dispositivos para montarlos en los dientes y permitir diagnóstico críticos para la salud a partir de la saliva.
Transformando el internet de las cosas (IoT)
El Internet de las cosas (IoT) y las tecnologías de sensores tienen aplicación en sectores muy diversos: la agricultura, la logística y la automatización industrial. Las baterías de estado sólido ofrecen ventajas como una vida útil más larga, un mantenimiento reducido y diseños compactos, lo que las hace ideales para alimentar dispositivos IoT.
TDK Corporation ya ofrece un dispositivo de montaje en superficie o tecnología SMD cuyos componentes se montan o colocan directamente sobre la superficie de la PCB mediante soldadura, que utiliza una batería recargable de estado sólido llamada CeraCharge.
Esta es una batería recargable de estado sólido que utiliza un material cerámico como electrolito en lugar de un líquido. Al igual que los condensadores cerámicos, CeraCharge se basa en tecnología multicapa. Combina seguridad con una densidad de energía relativamente alta en un espacio muy compacto.
CeraCharge se usa en numerosos productos IoT. Un ejemplo de ellos es el termómetro de cocina CookPerfect. TDK asegura que las baterías CeraCharge tienen un gran potencial en otros dispositivos IoT, incluidas las baterías de respaldo para relojes en tiempo real (RTC), dispositivos portátiles y sensores inteligentes.
Baterías sólidas en vehículos eléctricos
El mercado mundial de baterías de estado sólido se valoró en 500 millones de dólares en 2020 y se prevé que alcance los 3.400 millones en 2030, lo que supone un crecimiento del 18%. El interés de la industria automovilística por ellas junto con la electrificación del sector está impulsando este incremento de valor.
Pero, como hemos visto, las baterías de estado sólido también impulsan la innovación más allá de los límites de esta industria. A medida que las empresas continúan invirtiendo en investigación y desarrollo, las baterías de estado sólido serán las protagonistas del progreso, haciendo que el mundo sea más seguro, más sostenible y tecnológicamente más avanzado.
