CATL: Las celdas de estado sólido están a punto de comercializarse. El problema es la degradación y el electrolito estable.

Robin Zeng, presidente y fundador de CATL, concedió una entrevista a la revista china Caijing Magazine. Contrariamente a las declaraciones de algunos fabricantes de que ya están probando baterías con electrolito sólido, Zeng sostiene que por el momento se encuentran en la fase de prototipo experimental y falta aún mucho para su comercialización. Su principal problema es precisamente lo que debería ser su ventaja: el electrolito sólido. Pues no es fácil hacer que los iones se muevan en sustancias sólidas, y son precisamente los iones los que constituyen la base del funcionamiento de las celdas Li-ion.

Electrolito sólido e una idea ingeniosa para celdas sólido-líquido

En los últimos días, Stellantis se enorgulleció de haber comenzado a probar celdas prototípicas Factorial en un vehículo experimental, y de que estas presenten una densidad energética de 0,375 kWh/kg. Dongfeng, la empresa china, informó parámetros muy similares (0,35 kWh/kg) y también pretende comenzar a montar paquetes de estado sólido (all-SSB, ASSB) ya en la segunda mitad del año en curso. En ambos casos, las densidades energéticas son impresionantes, pero los fabricantes o bien no divulgan otros datos (degradación, tiempo de carga) o bien presentan valores que no son tan destacados en comparación con las mejores celdas LFP.

El módulo de celdas de estado sólido Factorial utilizado en los vehículos de Stellantis. Preste atención a los pasadores de la estructura, así como a las abrazaderas y tornillos que probablemente comprimen las celdas, es decir, las mantienen bajo alta presión (c) Stellantis

El presidente de CATL dice casi directamente que el uso de electrolitos sólidos, la principal ventaja de las celdas de estado sólido, constituye al mismo tiempo el mayor problema tecnológico (fuente). Los iones de litio se mueven sin problemas en el electrolito, pero no pueden saltar. Por eso, las electrodos (por naturaleza: sólidos) y el electrolito (novedad: sólido) deben ser calentados y comprimidos durante la producción con una presión de 6 000 atmósferas, más de 600 MPa (megapascales). Para que los iones puedan desplazarse por la estructura primero en los electrodos y luego en el electrolito, con el fin de finalmente asentarse en el electrodo destino.

Para comparación: el hidrógeno utilizado para cargar vehículos con celdas de combustible se almacena a una presión de 88 MPa. En los vehículos FCEV, la presión nominal es de 70 MPa. La aplicación de tales presiones requirió avances en las tecnologías de materiales, así como el uso de fibras de carbono y compuestos para la fabricación de los tanques de gas.

Vehículo experimental para probar celdas de estado sólido Factorial (foto arriba) (c) Stellantis

Pero volvamos a las baterías de estado sólido. El presidente de CATL destaca que el uso de altas presiones para fusionar las electrodos con el electrolito hace que los materiales con diferentes resistencias a la compresión se deformen de manera distinta. El resultado puede ser una estructura heterogénea y una distribución desigual de los componentes, lo que se traduce en anomalías que aumentan la resistencia interna y aceleran la degradación de las celdas, dificultando su comercialización. Las conclusiones parecen obvias y, al mismo tiempo, sorprendentes: el uso de electrolitos sólidos puede ralentizar la degradación durante el funcionamiento causada por cargas ultrarrápidas, pero genera problemas en una etapa anterior: la producción.

En este contexto, las celdas con electrolito sólido-líquido parecen ser una solución casi ideal, donde la fase líquida representa hasta el 5 por ciento. No requieren presiones muy altas, ya que entre las electrodos y el electrolito sólido hay un líquido que permite que los iones se muevan. ¿Desventajas? Estas celdas siguen contando en su interior con un electrolito líquido, una sustancia inflamable.

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