¿Qué es una batería de estado sólido? Usos, ventajas y desventajas (explicación)

Descubre la revolución en el mundo de la tecnología: las baterías de estado sólido. En este artículo, te explicaremos qué son, sus increíbles usos y las ventajas y desventajas que ofrecen. ¡No te lo pierdas, sorpréndete con la evolución de las baterías!

Las baterías son parte de nuestra vida diaria y alimentan cualquier cosa, desde relojes hasta computadoras y teléfonos celulares. Pero, ¿alguna vez has visto un explosión de teléfono inteligente? La explosión ocurre debido a sus baterías, ya que utilizan un electrolito líquido. Los electrolitos líquidos son inflamable y las probabilidades de una explosión son altas. Entonces, una mejor alternativa es usar un batería de estado sólido. En este artículo, hablaremos sobre las baterías de estado sólido.

Los electrolitos sólidos son inflamable y las posibilidades de explosiones son insignificantes. Entonces, las baterías de estado sólido son las soluciones futuras para la tecnología de baterías en electrónica de consumo y vehículos eléctricos.

¿Son posibles las baterías de estado sólido?

Sí, el trabajo sobre las baterías de estado sólido ha estado dando vueltas durante más de un siglo. Sin embargo, la tecnología de baterías de estado sólido está limitada por costo, economía, indicadores de desempeño y apoyo a la cadena de la industria. Por lo tanto, hasta ahora esta tecnología no es tan común en las aplicaciones cotidianas.

Quantum Scape ha desarrollado una batería de estado sólido que puede cargarse desde 0% a 80% en 15 minutosmientras que muchas empresas de vehículos eléctricos ya han invertido en esta tecnología y están se espera usarlo a partir de 2025.

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¿Qué es una batería sólida?

Uso de baterías de estado sólido electrodos solidos y electrolitos solidos. estas baterías puede cargarse rápidamente tiene alta densidad de energía. Las baterías son inflamables y duran más que las baterías tradicionales. Por lo tanto, las baterías de estado sólido se pueden usar en una amplia gama de aplicaciones, incluidos vehículos eléctricos y dispositivos médicos como desfibriladores y marcapasos.

¿Qué es una batería de estado sólido? Usos, ventajas y desventajas (explicación)
Construcción de una batería de estado sólido

Las baterías de estado sólido fueron introducidas por John Goodenough quien es el padre de las baterías de iones de litio.

Las baterías de estado sólido constan de un cátodo y un ánodo que están separados por un medio electrolítico que permite que los iones cargados viajen a través de ellos. Óxido de manganeso de cobalto de litio se utiliza como un cátodo y un capa de metal de litio como el ánodo. Los electrolitos sólidos utilizados se encuentran en forma de cerámica, vidrio, sulfuros o polímeros sólidos. Leer más.

¿Cómo funciona una batería de estado sólido?

Las baterías de estado sólido funcionan igual que las baterías normales (reacciones redox).

¿Qué es una batería de estado sólido? Usos, ventajas y desventajas (explicación)
Proceso de carga y descarga del proceso de estado sólido

**Imagen cortesía: Dragonfly Energy

Proceso de descarga
Durante la descarga, Los iones cargados positivamente se mueven desde el ánodo. (electrodo negativo) al cátodo (electrodo positivo) a través del electrolito. El cátodo se carga positivamente, lo que atrae electrones del ánodo. Pero los electrones no pueden moverse a través del electrolito. Por lo tanto, se requiere un circuito externo para que los electrones se muevan. Por lo tanto, los electrones se mueven del electrodo negativo al electrodo positivo a través de un circuito externo. De esta manera, se entrega potencia a la carga conectada.

cargando proceso

Durante la carga, ocurre el proceso inverso. El Los iones cargados positivamente fluyen del cátodo al ánodo, haciendo que el ánodo se cargue positivamente. Así, los electrones se mueven hacia el ánodo a través de un circuito desde el cátodo. Cuando no existen más iones para fluir hacia el ánodo, la batería se considera completamente cargado.

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¿Cuáles son las ventajas de las baterías de estado sólido?

Las baterías de estado sólido tienen múltiples ventajas en comparación con las baterías tradicionales. Ellos ofrecen alta densidad de energía, mejor seguridad y una vida útil más larga. Ahora veamos sus ventajas en detalle:

  • Las baterías de estado sólido son más pequeño en tamaño y más ligero en peso. Por lo tanto, pueden ser parte de aplicaciones de energía móvil, barcos, aviones y otros vehículos eléctricos.
  • Ellos son capaces de entregar 2,5 veces más densidad de energía que las baterías de iones de litio tradicionales. Por lo tanto son yotrato para crear módulos de alta capacidad y sistemas de batería de vehículos eléctricos (EV) empacados.
  • Las baterías de estado sólido proporcionan una mejor experiencia de seguridad. Utiliza un electrolito sólido que no tiene ningún componente inflamable. Por lo tanto, es menos propenso a incendiarse y tiene una vida útil más larga.
  • Ellos pueden ser recargado rápidamente. es decir, se recarga 4-6 veces más rápido que la tecnología actual de baterías.
  • Las baterías de estado sólido pueden tener mucho producción más rápida utilizando menos materiales y energía.
  • Ellos tienen excelente estabilidad térmica es decir, son capaces de soportar temperaturas más bajas o más altas con una mejor duración de la batería.
¿Qué es una batería de estado sólido? Usos, ventajas y desventajas (explicación)
Densidad de energía de una batería de estado sólido

**Imagen cortesía: QuantumScape

¿Cuáles son las desventajas y desafíos de las baterías de estado sólido?

Se ha demostrado que es muy difícil hacer que las baterías de estado sólido funcionen. Hay múltiples desafíos en la fabricación de baterías de estado sólido efectivas.

  • Costos de producción de las baterías de estado sólido son relativamente más alto ya que es una tecnología de batería emergente y dado que su fabricación no se produce en cantidades masivas.
  • Las baterías de estado sólido tienen alta resistencia interna en interfaces de electrodos sólidos/electrolito, lo que ralentiza el rápido proceso de carga y descarga.
  • Acumulación de material de electrodo se trata como un defecto químico inherente que degrada la vida de la batería después de una serie de ciclos de carga y descarga.
  • Producción en masa y la fabricación de baterías de estado sólido es un tarea difícil. Esto se debe a la falta de disponibilidad de material de electrolito sólido perfecto.

hasta ahora no electrolito solido con conductividad iónica ideal se ha encontrado.

¿Los vehículos eléctricos utilizan baterías de estado sólido?

Sí, algunos vehículos eléctricos usan baterías de estado sólido. Son la tecnología más prometedora para las futuras generaciones de baterías en el campo de los vehículos eléctricos. Oferta de baterías de estado sólido alta estabilidad térmica y una vida útil más larga. Por lo tanto, son más seguras y eficientes que las baterías de los vehículos eléctricos tradicionales.

De acuerdo a Comisión de Transporte y Medio Ambiente (T&E)las baterías de estado sólido pueden almacenar más energía utilizando menos materiales y pueden reducir la huella de carbono de una batería EV en un 39% mediante el uso de tecnología de origen sostenible y materiales adecuados.

Es probable que se utilicen baterías de estado sólido en casi todos los vehículos eléctricos desde 2025. Los gigantes del automóvil como ford y bmw comenzará a probarlos a finales de 2022.

Algunas preguntas frecuentes comunes

¿Cuánto duran las pilas sólidas?

Las baterías de estado sólido tienen una vida útil más larga (alrededor de 10 años), es decir, pueden tener 10.000 ciclos de carga y descarga.

¿Pueden explotar las baterías de estado sólido?

no, el las posibilidades de una explosión son muy bajas. Ya que utiliza electrolitos sólidos.

¿Qué empresas importantes se centran en las baterías de estado sólido?

Empresas como Soluciones azules, Quantum scape y Toyota Motor Corporation está trabajando en baterías de estado sólido.

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¿Qué es una batería de estado sólido? Usos, ventajas y desventajas

¿Qué es una batería de estado sólido?

Una batería de estado sólido es un tipo de batería que utiliza materiales sólidos en lugar de líquidos o geles para llevar a cabo la transferencia y almacenamiento de energía eléctrica. A diferencia de las baterías convencionales, que están compuestas por electrodos y un electrolito líquido, las baterías de estado sólido utilizan electrodos sólidos y un electrolito sólido o polímero conductor.

Usos de las baterías de estado sólido

Las baterías de estado sólido tienen una amplia gama de aplicaciones en diversos campos, entre ellos:

  1. Energía renovable: Estas baterías pueden almacenar la energía generada por fuentes renovables como paneles solares y turbinas eólicas, permitiendo un suministro constante y confiable.
  2. Electrónica de consumo: Son ideales para dispositivos electrónicos portátiles, como teléfonos móviles y tabletas, debido a su alta densidad de energía y menor riesgo de fugas o explosiones.
  3. Automoción: Las baterías de estado sólido tienen el potencial de ser utilizadas en vehículos eléctricos, ya que ofrecen mayor capacidad de almacenamiento y una carga más rápida.
  4. Almacenamiento de energía a gran escala: Pueden utilizarse en sistemas de almacenamiento de energía a gran escala, como estaciones de carga, proporcionando una forma eficiente y segura de almacenar energía.

Ventajas y desventajas de las baterías de estado sólido

Las baterías de estado sólido presentan diversas ventajas y desventajas en comparación con las baterías convencionales:

Ventajas:

  • Mayor densidad de energía y capacidad de almacenamiento.
  • Tamaño más compacto y menor peso.
  • Mayor durabilidad y ciclo de vida más largo.
  • Menor riesgo de fugas o explosiones debido a la ausencia de líquidos.
  • Mayor tolerancia a temperaturas extremas.

Para obtener más información sobre las ventajas y desventajas de las baterías de estado sólido, puedes consultar el siguiente enlace: https://es.wikipedia.org/wiki/Bater%C3%ADa_de_estado_s%C3%B3lido

Desventajas:

  • Costo de producción más alto.
  • Baja conductividad iónica en algunos materiales utilizados.
  • Desafíos en la integración con otros componentes.
  • Mayor riesgo de degradación por ciclo.


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