¿Cómo funcionan las baterías de estado sólido?

La gran diferencia entre las baterías de estado sólido y otros tipos de baterías es el uso de electrolitos sólidos, en lugar de los electrolitos líquidos utilizados en otras baterías. Las baterías de iones de litio han experimentado avances tecnológicos, pero los expertos creen que la tecnología de iones de litio ha alcanzado los límites de su eficiencia. El siguiente paso hacia el futuro requiere un tipo diferente de batería, y ahí es donde las baterías de estado sólido entran en escena.

Las baterías de estado sólido son más pequeñas, más livianas y proporcionan una mayor densidad de potencia que las baterías de iones de litio basadas en electrolitos líquidos. El principal desafío para su adopción generalizada ha sido la búsqueda de un electrolito sólido con suficiente capacidad conductora para baterías grandes, así como un método de fabricación que permita economías de escala.

¿Cómo funciona una batería?

Todas las baterías tienen tres partes principales: el ánodo, el cátodo y el electrolito. Una batería funciona porque los iones cargados quieren viajar desde el cátodo al ánodo a través del electrolito. Esto sucede porque los componentes de la batería cuidadosamente seleccionados crean una reacción química que produce electrones libres. Como resultado, se acumula una carga positiva en el cátodo de la batería. Esto atrae los electrones libres cargados negativamente del ánodo. Esos electrones libres quieren viajar de ánodo a cátodo. Mientras lo hacen, alimentan su dispositivo.

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Tenga en cuenta que las fuerzas eléctricas y químicas siempre quieren igualar. Imagínese una batería cargada como un balancín inclinado en una dirección. Las cargas quieren deslizarse por este plano hasta que se iguale la reacción. La recarga mueve todos los iones a sus posiciones iniciales. Imagínese cargar como poner en marcha nuestro balancín desequilibrado de la metáfora anterior.

¿Cómo son mejores las baterías modernas?

Solo algunos materiales pueden funcionar como baterías, por lo que los componentes deben elegirse con mucho cuidado en función de sus propiedades químicas. Como resultado, el avance de la tecnología de baterías implica mejorar la eficiencia de un material de batería existente o descubrir nuevos materiales que funcionen mejor. Y como hemos buscado en todos los lugares obvios mejoras en la batería, ahora tenemos que empezar a buscar bajo las rocas de la nanotecnología y la ciencia de los materiales. Las baterías de estado sólido son uno de los descubrimientos que surgen de ese proceso, utilizando diferentes electrolitos para lograr el mismo objetivo que cualquier otro tipo de batería, pero más rápido, más barato y menos propenso a explotar.

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El electrolito que está mejor preparado para reemplazar las baterías de iones de litio es un electrolito de vidrio a base de sodio. Según los investigadores, un electrolito de vidrio produce una batería con tres veces la densidad de energía de una batería de iones de litio. El sodio necesario para fabricar estas baterías es abundante. Esto reduce drásticamente el impacto ecológico de la producción de baterías.

¿Cómo son mejores las baterías de estado sólido?

tecnología de batería de estado sólido

Las baterías de estado sólido mejoran las baterías de iones de litio al usar un electrolito sólido en lugar de un electrolito líquido o polimérico. Da la casualidad de que este cambio mejora casi todas las características de la batería. Las baterías de estado sólido cumplen todos los requisitos de nuestra tecnología de baterías de fantasía. Son livianos, tienen un impacto ambiental bajo, usan muchos componentes, tienen menos probabilidades de incendiarse y ofrecen más potencia.

El único problema es el proceso de fabricación. Todavía estamos averiguando cómo fabricar estas baterías de forma económica y a gran escala. En este momento, las baterías de estado sólido son demasiado caras para una adopción generalizada. Afortunadamente, somos muy buenos para encontrar formas novedosas de hacer las cosas de manera más eficiente. Las baterías de estado sólido deberían eventualmente ceder a las economías de escala y ver una amplia adopción.

¿Cuáles son los usos de las baterías de estado sólido?

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Las baterías de estado sólido pueden mejorar casi todos los dispositivos con batería. Son especialmente atractivos para los fabricantes de automóviles eléctricos. Empresas como Tesla esencialmente diseñan un automóvil alrededor de la batería. Es el componente más importante, que define la mayoría de las características del automóvil. Los analistas de la industria predicen que el automóvil eléctrico verá una adopción generalizada solo cuando la distancia recorrida entre cargas iguale o exceda la de los automóviles a gasolina. Las baterías de estado sólido podrían ser el boleto hacia ese futuro.

Credito de imagen: Batería con separador de polímero

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