Las baterías de iones de litio actuales, con electrolito polimérico líquido o de gel, se están acercando a los límites de su posible densidad de energía. Y esto ocurre en el momento en el que se está empezando a producir el incremento de demanda de almacenamiento de energía de mayor rendimiento.

QuantumSpace, la empresa que desarrolló la primera celda sin ánodo de la industria y en la que Volkswagen tiene participaciones desde 2012 siendo uno de sus principales inversores, también ha diseñado celdas con un separador cerámico sólido que ahora se han puesto a intensas pruebas.

Las baterías de estado sólido emplean un electrolitos cerámicos extraordinariamente flexibles.

La combinación de ambas tecnologías, el electrolito de estado sólido y no disponer de una estructura de grafito o silicio, como el resto de celdas, para el polo negativo, sino que se crea una capa de litio metálico durante el proceso de carga, pueden aportar muchas ventajas: reduce los costes de producción, aumenta la vida de la celda, así como las densidades energéticas, admite cargas rápidas que llevan a que pasen del 10 al 80 por ciento de su capacidad en menos de 15 minutos o hace que las celdas sean más seguras en tanto que evita el derramamiento del electrolito orgánico, que es inflamable, en caso de ruptura de la celda.

Celdas en fase de pruebas

Estas celdas de QuantumSpace se han puesto en manos de PowerCo, la empresa de Volkswagen que se ocupará de la producción de baterías -la gigafactoría de Sagunto en construcción está bajo su responsabilidad- quien ha determinado que están ya en condiciones de pasar a la fabricación en serie después de un año de ensayos.

En estos, esa batería con electrolito cerámico de QuantumScape logró más de 1.000 ciclos de carga con más del 95 por ciento de capacidad. Esto permitiría, según el modelo de que se trate, que un coche eléctrico con un alcance con una carga de entre 500 y 600 km conforme a la norma WLTP podría recorrer más de 500.000 kilómetros sin pérdida apreciable de capacidad real y, por tanto, sin merma de la autonomía respecto al primer día. Para Frank Blome, CEO de PowerCo, estos resultados "son muy alentadores y constituyen un hito en el camino hacia la producción en serie de las baterías de estado sólido".

Tras los resultados de estas pruebas las celdas desarrolladas por QuantumScape podrían pasar a la producción en serie.

La celda analizada apenas envejeció y tras ese medio millón de kilómetros aún conservaba el 95 por ciento de su capacidad (o retención de energía de descarga) al final de los tests que se llevaron a cabo en los laboratorios de baterías de PowerCo en Salzgitter (Alemania), donde está la primera gigafactoría para la producción de baterías para el grupo Volkswagen.

En los procedimientos estandarizados, tras 700 ciclos completos de carga se estima que la pérdida máxima de capacidad es del 20 por ciento, especificaciones que la celda de QuantumScape superó con creces. También cumplió con los requisitos de otros criterios de ensayo, como la capacidad de carga rápida, la seguridad y la autodescarga.

Para Jagdeep Singh, fundador y consejero delegado de QuantumScape, "estos resultados de las pruebas de PowerCo, empresa del Grupo Volkswagen, dejan claro que las baterías de litio-metal de estado sólido sin anodización de QuantumScape son capaces de ofrecer un rendimiento excepcional. Aunque nos queda trabajo por hacer para introducir esta tecnología en el mercado, no conocemos ninguna otra batería de litio-metal para automoción que haya demostrado una retención de energía de descarga tan alta en un número de ciclos comparable y en condiciones similares. Estamos encantados de trabajar en estrecha colaboración con el Grupo Volkswagen y PowerCo para industrializar esta tecnología y llevarla al mercado lo antes posible.»

La celda de estado sólido probada consta de 24 capas y, por tanto, ya se corresponde con la de serie prevista. El siguiente paso en el camino hacia la producción pasaría por perfeccionar y escalar los procesos de fabricación. En principio, el concepto de célula unificada de Volkswagen desarrollado por PowerCo también es adecuado para el uso de la tecnología de estado sólido.