Cómo las baterías semisólidas cambiarán los bancos de energía para siempre

Las baterías de iones de litio se han convertido en la base de casi todos los dispositivos modernos y se utilizan paquetes de baterías para cargarlas. En general, todo es bastante bueno, lo que permite una carga bastante rápida y una capacidad portátil bastante grande para nuestros bancos de energía y dispositivos. Sin embargo, existe una nueva tecnología que promete aprovechar las baterías tradicionales y hacerlas más seguras y rápidas: las baterías de estado semisólido.

Tomemos como ejemplo la nueva línea SolidSafe de bancos de energía magnéticos de BMX, con sede en Singapur, que se basan en baterías de estado semisólido. Promete capacidades de 5000 mAh y 10 000 mAh, así como carga inalámbrica magnética Qi2 en un formato compacto de solo 6,8 mm de grosor. Lo mejor de todo es que la gama comienza en $59, lo que demuestra que la nueva tecnología no tiene por qué costar una fortuna.

Los bancos de energía son el campo de pruebas ideal para las baterías de estado semisólido, lo que permite a los fabricantes introducir y perfeccionar rápidamente nuevas tecnologías de baterías antes de que las veamos en teléfonos, computadoras portátiles y otros dispositivos. Si se pregunta qué es una batería de estado semisólido y en qué se diferencia de la tecnología de batería que ya utilizan sus bancos de energía y dispositivos, ha encontrado el artículo correcto.

Las baterías de iones de litio convencionales utilizan un electrolito líquido que permite que los iones de litio se muevan entre el cátodo y el ánodo durante la carga y descarga. Las versiones modernas incorporan silicio-carbono (Si/C) en el ánodo, lo que aumenta la densidad de energía y ayuda a los fabricantes a colocar más capacidad en el mismo espacio físico, como los teléfonos que ahora contienen 7.000 mAh en el mismo espacio que celdas más antiguas de 5.000 mAh. Sin embargo, esta idea central se ha mantenido prácticamente sin cambios durante más de una década.

En el otro extremo del espectro está la tecnología de baterías de estado sólido. Se trata de un enfoque completamente diferente al diseño de baterías que elimina los electrolitos líquidos y utiliza litio metálico o materiales similares en el ánodo (de ahí las baterías de estado sólido). Las baterías de estado sólido pueden cargarse más rápido, son potencialmente mucho más seguras y menos inflamables y ofrecen una densidad de energía muy alta. Sin embargo, los ingenieros aún enfrentan desafíos, incluida la solidez, la durabilidad, el rendimiento y el costo de la interfaz.

Ingrese al estado semisólido, que se encuentra en algún lugar entre el diseño clásico y el de vanguardia. La principal diferencia es que el electrolito no es completamente líquido ni completamente sólido; en su lugar, utiliza un electrolito a base de polímero o gel, a veces con una pequeña cantidad de líquido agregado para aumentar la conductividad. Las baterías semisólidas suelen conservar muchos de los mismos materiales catódicos que las baterías modernas de iones de litio, como el níquel manganeso cobalto y el níquel cobalto aluminio.

La conclusión es que el estado semisólido tiene como objetivo resolver los problemas de las viejas baterías de iones de litio aprovechando las ideas del estado sólido pero haciéndolas más prácticas. Sin embargo, no todas las baterías semisólidas son iguales y sus beneficios exactos dependen de la cantidad de electrolito líquido que queda en el diseño y la química utilizada por cada fabricante.

Ahora que entendemos las diferencias tecnológicas, hablemos de lo que realmente hacen con los dispositivos que usted y yo queremos comprar.

Comencemos con los pros y los contras de los paquetes de baterías de iones de litio tradicionales. La batería tiene bastante densidad energética (150-250 Wh por kg), lo que permite tener una batería de buen tamaño de 10.000 mAh que no es demasiado grande ni pesada. También pueden cargar rápidamente a 1-3 veces la tasa de C de la celda, lo cual no está mal, pero subir más es más riesgoso desde el punto de vista del calor. Sin embargo, las baterías de iones de litio tienen un historial de seguridad mixto y presentan un riesgo de incendio si tienen fugas. Las aerolíneas, por ejemplo, están cada vez más descontentas con este riesgo.

El estado semisólido resuelve muchos de estos problemas. Para empezar, este gel supone un riesgo de seguridad mucho menor. Si bien es menos “seco” que el estado sólido, el gel es menos susceptible a la liberación de calor, aunque el riesgo no se elimina por completo. Pero el mayor beneficio para los consumidores es que el gel también tiene más densidad energética, y algunas empresas promocionan 300 Wh/kg o más.

Este es un enorme beneficio potencial para los consumidores, lo que significa que la energía por peso es mucho mayor que la de los paquetes de baterías de iones de litio estándar. Alternativamente, las marcas pueden hacer que sus productos sean más delgados, livianos y portátiles sin sacrificar la capacidad. Mientras tanto, las baterías de estado semisólido mantienen capacidades de carga rápida comparables o mejores (superiores a 2C). Algunos diseños semisólidos también prometen una mayor vida útil antes de que se reduzca la capacidad, aunque la longevidad en el mundo real dependerá de la química y la implementación específicas. Sin embargo, esta es una buena victoria en el ámbito de los desechos electrónicos.

Pero quizás lo más importante es que las baterías semisólidas son una perspectiva mucho más realista desde el punto de vista económico que el tan anunciado pero no realizado avance del estado sólido. Estas nuevas baterías se pueden producir en líneas de fabricación reutilizadas y con materiales existentes, en lugar de utilizar equipos de estado sólido completamente nuevos.

De hecho, estas baterías ya existen y su precio es comparable al de los paquetes de baterías tradicionales de alta gama existentes. Los bancos de energía Statik State, los bancos de energía BMX SolidSafe y Momax 1-Power S.Pass son solo algunos de la primera ola de productos que se han anunciado, con precios entre $50 y $100 dependiendo de la capacidad.

Si bien sin duda son un producto premium en este momento, los paquetes de baterías (y dispositivos) semisólidos tienen el potencial de ofrecer una mayor duración de la batería, dispositivos más delgados y productos más duraderos sin costar mucho más. Sin duda, este es un punto de inflexión al que hay que prestar atención.