Crédito: Nano Energy (2025). Doi: 10.1016/j.nanoen.2025.111232
Las baterías de estado sólido se cargan en una fracción del tiempo, funcionan más frescos y empaquen más energía en menos espacio que las versiones tradicionales de iones de litio.
Un nuevo revisar De la Universidad de California, Riverside, publicado en Nano Energy, explica por qué esta tecnología está preparada para transformar todo, desde automóviles eléctricos hasta electrónica de consumo, y representa un gran salto en el almacenamiento de energía.
Estas baterías reemplazan el líquido inflamable que se encuentra en versiones estándar con un material sólido que es más seguro y mucho más eficiente. Donde las baterías de hoy pueden tardar de 30 a 45 minutos en alcanzar la carga del 80%, los modelos de estado sólido pueden reducir ese tiempo a 12 minutos y, en algunos casos, tan solo tres.
El autor principal Cengiz Ozkan, profesor de ingeniería mecánica en UCR, dijo que los beneficios se reducen a la química e ingeniería. “Al eliminar el líquido y usar materiales sólidos estables en su lugar, podemos empujar de manera segura más electricidad a la batería a la vez, sin los riesgos de sobrecalentamiento o incendios”, dijo.
Las baterías convencionales de iones de litio mueven iones de litio, las partículas que transportan carga eléctrica, a través de un líquido. Pero ese líquido puede degradarse con el tiempo, limitar la velocidad de carga y representar riesgos de fuego. Las baterías de estado sólido usan un material sólido, que ofrece un entorno más seguro y estable para que los iones de litio se muevan. Esto permite una carga más rápida y eficiente con menos problemas de seguridad.
El interior sólido de estas baterías se conoce como electrolito de estado sólido. La revisión destaca tres tipos principales: sulfuro, basado en óxido y basado en polímeros. Cada tipo tiene fortalezas: algunos permiten que los iones se muevan más rápido, otros ofrecen una mejor estabilidad a largo plazo o son más fáciles de fabricar. Un grupo destacado, los electrolitos a base de sulfuro, funciona casi tan bien como el líquido en las baterías de corriente, pero sin las desventajas.
Los investigadores también describen las herramientas que los científicos ahora usan para ver que las baterías funcionan en tiempo real. Técnicas como imágenes de neutrones y radiografías de alta potencia permiten a los investigadores ver cómo el litio se mueve dentro de una batería a medida que se carga y descarga. Esto ayuda a identificar áreas donde el litio se atasca o donde las estructuras no deseadas llamadas “dendritas” comienzan a crecer. Las dendritas son formaciones pequeñas, similares a la aguja, que pueden hacer que una batería sea cortocircuitar o fallar.
Comprender estos trabajos internos es clave para hacer mejores baterías. “Estas herramientas de imagen son como una resonancia magnética para baterías”, dijo Ozkan. “Nos permitieron ver los signos vitales de la batería y tomar decisiones de diseño más inteligentes”.
Las baterías de estado sólido también tienden a usar litio de manera más eficiente. Muchos diseños cuentan con una capa de metal de litio que puede almacenar más energía en menos espacio que las capas de grafito utilizadas en las baterías actuales. Esto significa que las baterías de estado sólido pueden ser más livianos y más pequeños mientras aún alimentan dispositivos durante el mismo tiempo o más.
Si bien las baterías convencionales de iones de litio generalmente comienzan a mostrar una degradación notable después de aproximadamente 5-8 años de uso en vehículos eléctricos, las baterías de estado sólido podrían permanecer funcionales durante 15-20 años o más, dependiendo del uso y los factores ambientales.
“Las baterías tradicionales de iones de litio, aunque revolucionarias, están alcanzando sus límites de rendimiento y seguridad, ya que los vehículos eléctricos, las redes de energía renovable, la electrónica portátil y los sistemas aeroespaciales se vuelven más generalizados y exigentes”, dijo Ozkan.
Ozkan dijo que las baterías de estado sólido también podrían desempeñar un papel fundamental en el futuro de los viajes interestelares y la exploración espacial.
Debido a su estabilidad térmica y química, estas baterías son más adecuadas para soportar temperaturas extremas y condiciones de radiación en el espacio exterior. También pueden almacenar más potencia en menos espacio, lo cual es fundamental para misiones donde cada centímetro cúbico cuenta. Y sin electrolitos líquidos, serían más confiables en entornos cerrados y controlados por oxígeno como la nave espacial o las bases planetarias.
El objetivo de los investigadores con esta revisión era guiar a los investigadores y tecnólogos para acelerar el desarrollo, la escalabilidad y el despliegue del mundo real de sistemas de estado sólido.
Pero los desafíos quedan. Hacer estas baterías a gran escala sigue siendo difícil y costoso. El documento ofrece una hoja de ruta para resolver estos problemas, incluido el desarrollo de mejores materiales, refinar cómo interactúan las partes de la batería y mejorar las técnicas de fábrica para facilitar la producción.
“Las baterías de estado sólido se están acercando a la realidad todos los días”, dijo Ozkan. “Nuestra revisión muestra cuán lejos ha llegado la ciencia y qué pasos se necesitan a continuación para hacer que estas baterías estén disponibles para el uso diario”.
Más información: Ruoxu Shang et al, una revisión exhaustiva de las baterías de litio de estado sólido: características de carga rápida y diagnósticos in-operando, Nano Energy (2025). Doi: 10.1016/j.nanoen.2025.111232
Proporcionado por la Universidad de California – Riverside
Cita: las baterías de estado sólido prometen carga más rápida, vida más larga y seguridad mejorada (2025, 16 de julio) Consultado el 16 de julio de 2025 de https://techxplore.com/news/2025-07-solid-state-batteries-faster-longer.html
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