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Las baterías de estado sólido provocarán una revolución en las baterías

Noviembre 20, 2022

La diferencia entreBatería de estado sólido y batería de iones de litio tradicional

Las baterías de iones de litio se han convertido en la primera opción para muchas aplicaciones. Las baterías de iones de litio se pueden usar en teléfonos móviles, computadoras portátiles, herramientas eléctricas, automóviles eléctricos, camiones y autobuses eléctricos e incluso aviones eléctricos. La batería de iones de litio tradicional se compone de electrodo negativo, electrodo positivo, membrana aislante y electrolito líquido. Los electrolitos líquidos inflamables en las baterías de iones de litio pueden causar muchos problemas de seguridad, como fugas de electrolitos, incendios, explosiones, etc. Como su nombre lo indica, el electrolito sólido reemplaza al electrolito líquido inflamable en la batería de estado sólido, lo que mejora la seguridad y el rendimiento de la batería. La batería de estado sólido se desarrolla para crear una nueva generación de baterías con mayor densidad de energía, capacidad de carga rápida, menor costo y mayor seguridad.





Estado actual deBaterías de estado sólido

Las aplicaciones potenciales de las baterías de estado sólido cubren muchas industrias, incluidas la automotriz, la electrónica de consumo, la industria, la aeroespacial, etc. Las baterías de estado sólido se dividen en dos categorías diferentes: una son las baterías de estado sólido de pequeña capacidad, que están disponibles comercialmente desde muchos proveedores y se utilizan principalmente en productos electrónicos de consumo. El otro son las baterías de estado sólido de gran capacidad, que se utilizan en vehículos eléctricos e híbridos (EV/HEV), que es el principal motor para el desarrollo de baterías de estado sólido.



--Desarrollo para vehículos eléctricos

El uso de motores de combustión interna (ICE) para proporcionar energía a los automóviles tiene una historia de más de 100 años, pero la era de ICE está llegando a su fin. Los vehículos eléctricos reemplazarán gradualmente a los vehículos con motor de combustión interna y, en unos pocos años, los vehículos eléctricos se convertirán en la corriente principal de los automóviles. Sin embargo, los vehículos eléctricos tienen muchos problemas, como el corto alcance, el largo tiempo de carga, el costo y la seguridad. En la actualidad, muchos usuarios de automóviles están preocupados por estos problemas. Una forma sencilla de aumentar el alcance es aumentar la capacidad de la batería. La capacidad de la batería se puede aumentar aumentando el número de celdas (unidades básicas) en cada paquete de baterías (una batería grande en el vehículo). Pero con este método, el precio y el peso de la batería también aumentarán y la batería ocupará mucho espacio en el vehículo. El aumento de la densidad de energía de la batería puede ser una solución más adecuada. La tecnología de baterías de estado sólido puede mejorar la densidad de energía de la batería, reduciendo así la cantidad de baterías necesarias para cada vehículo. Esta es la razón por la que muchos fabricantes de baterías y OEM de automóviles están comprometidos con el desarrollo de baterías de estado sólido. 


--Desafíos de desarrollo

Aunque la gente afirma que la batería de estado sólido tiene muchas ventajas en comparación con la batería de iones de litio tradicional, su desarrollo enfrenta muchos desafíos, como baja conductividad iónica, baja humectabilidad del electrolito sólido y alta temperatura de trabajo. Pero la selección final de materiales de electrolitos sólidos, el equipo relacionado y el proceso de producción aún están bajo estudio.

Si una batería tiene mayor seguridad y mejor rendimiento, puede ganar en la competencia del mercado. Por lo tanto, a pesar de los desafíos en tecnología y cadena de suministro, muchos fabricantes de baterías y automóviles han propuesto la hoja de ruta objetivo para la producción en masa para garantizar una posición de liderazgo en el mercado de baterías de estado sólido.

 

 

El futuro deBaterías de estado sólido


--¿Cuándo estarán disponibles las baterías de estado sólido?

Toyota planea comenzar la producción en masa de baterías de estado sólido a partir de 2025. QuantumScape y Panasonic también planean producir en masa baterías de estado sólido de 2025 a 2026, y Samsung SDI también comenzará la producción en masa de baterías de estado sólido a partir de 2027. Además, muchos fabricantes de vehículos eléctricos, como Volkswagen, Hyundai y BMW, han invertido en la puesta en marcha de baterías de estado sólido y planean lanzar vehículos eléctricos equipados con baterías de estado sólido dentro de unos años. Volkswagen planea lanzar vehículos eléctricos con batería de estado sólido alrededor de 2025 y cooperar con la empresa emergente QuantumScape. Entonces, ¿quién ganará la competencia de la batería de estado sólido EV? 

Gracias al desarrollo de la tecnología y al crecimiento continuo de la cooperación en la cadena de suministro, la empresa de investigación de mercado Yole Développement espera que la comercialización de baterías de estado sólido comience alrededor de 2025. Sin embargo, la producción en lotes pequeños puede realizarse con anticipación. Según los datos de Yole Développement, la demanda del mercado de baterías de estado sólido de alta capacidad alcanzará unos 2,36 GWh en 2027, y puede acelerarse a partir de 2027. Por tanto, puede ser el primero en adoptarla en los modelos de bajo precio de alta -vehículos de pasajeros eléctricos finales, o como una opción de actualización de batería de alto precio. La aplicación exitosa de baterías de estado sólido en vehículos de pasajeros acelerará la transformación de los HEV a todos los EV. En el futuro, las baterías de estado sólido se extenderán a otras aplicaciones como la aeroespacial. Realizar la producción en masa de baterías de estado sólido es una tarea ardua. Teniendo en cuenta varios factores como la tecnología, el equipo, la producción en masa/de alto rendimiento y el sistema terminal, es más importante que nunca que los fabricantes cooperen estrechamente en la investigación y el desarrollo de baterías de estado sólido. Los fabricantes de vehículos eléctricos tienen una posición única en la cooperación porque pueden proporcionar más de 100 millones de dólares de capital, necesitan usar tecnología de baterías de estado sólido para diferenciarse de la competencia, necesitan usar baterías de gran capacidad (se necesita una gran cantidad de baterías en cada vehículo y una gran cantidad de vehículos se producen cada año), y tienen redes maduras de ventas y distribución.


--Perspectivas de las baterías de estado sólido

La tecnología de baterías de estado sólido eventualmente se aplicará al sistema de baterías de próxima generación. Los fabricantes de EV/HEV y sus socios han llevado a cabo una gran cantidad de investigación y desarrollo. Para 2025~2030, las baterías de estado sólido se utilizarán cada vez más como baterías de "alta calidad". Después de optimizar aún más la tecnología y expandir la escala de producción en masa, las baterías de estado sólido también se aplicarán a otros campos, pero su valor se refleja principalmente en el campo de las aplicaciones de transporte eléctrico.


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