Las baterías de iones de litio han sido la piedra angular de prácticamente todos los dispositivos modernos y de los paquetes de baterías utilizados para cargarlos. Han sido bastante buenos en general, permitiendo una carga razonablemente rápida y capacidades portátiles de buen tamaño para nuestros bancos de energía y dispositivos. Sin embargo, hay una nueva tecnología que promete tomar lo mejor de las baterías tradicionales y hacerlas más seguras y rápidas: las baterías de estado semisólido.
Tomemos como ejemplo la nueva línea de bancos de energía magnéticos SolidSafe de BMX, con sede en Singapur, que está construida con una batería de estado semisólido. Promete capacidades de 5000 mAh y 10 000 mAh y carga inalámbrica magnética Qi2 en un factor de forma compacto que mide solo 6,8 mm de grosor. Lo mejor de todo es que la gama comienza en sólo $59, lo que demuestra que la nueva tecnología no tiene por qué costar una pequeña fortuna.
Los bancos de energía son un campo de pruebas ideal para las baterías de estado semisólido, ya que permiten a los fabricantes introducir y perfeccionar nuevas tecnologías de baterías rápidamente antes de que las veamos en nuestros 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 su banco de energía y sus dispositivos, ha encontrado el artículo correcto.
¿Qué es una batería de estado semisólido?
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 capacidades más grandes 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. Pero esta idea central se ha mantenido prácticamente sin cambios durante más de una década.
En el otro extremo del espectro se encuentra la tecnología de baterías de estado sólido. Este es un enfoque completamente diferente para el diseño de baterías que elimina el electrolito líquido y utiliza litio metálico o un material similar en el ánodo (de ahí, una batería de estado sólido). Las baterías de estado sólido pueden cargarse más rápido, son potencialmente mucho más seguras, mucho menos inflamables y ofrecen una densidad de energía extremadamente alta. Sin embargo, los ingenieros todavía están superando desafíos, que incluyen la resistencia de la interfaz, la durabilidad, el rendimiento de fabricación y el costo.
El estado semisólido aprovecha los beneficios del estado sólido y los combina con las baterías tradicionales.
Ingrese al estado semisólido, que se encuentra entre los diseños clásicos y de vanguardia. La diferencia clave 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 mejorar la conductividad. Las baterías de estado semisólido 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 abordar los problemas de las baterías de iones de litio heredadas aprovechando las ideas del estado sólido pero haciéndolas más prácticas. Sin embargo, no todas las baterías de estado semisólido son iguales y las ventajas exactas dependen de la cantidad de electrolito líquido que queda en el diseño y la química utilizada por cada fabricante.
¿Cómo se compara con el Li-Ion tradicional?
Ahora que entendemos las diferencias tecnológicas, veamos lo que esto realmente significa para 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. Tienen un consumo energético moderado (150-250 Wh por kg), lo que permite baterías de buen tamaño de 10.000 mAh que no son demasiado grandes ni pesadas. 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 la perspectiva del calor. Sin embargo, los paquetes de baterías de iones de litio tienen un historial de seguridad mixto y presentan riesgo de incendio si se perforan. Las aerolíneas, por ejemplo, están cada vez más descontentas con el riesgo.
| Li-ion (hoy) | Semisólido (mezclado/gel) | Estado sólido (completamente sólido) | |
| Densidad de energía (Wh/kg) | ~150–300 | ~250–400 | ~350–800+ |
| Vida útil aproximada (hasta 80%) | ~500–1000 | ~1000–2000 | 1000+ |
| Capacidad de carga rápida | ~1–3C | >2C | Potencialmente ≥5–10C |
| Seguridad (térmica/fuera de control) | Moderado (inflamable) | Muy mejorado | Máximo (riesgo de incendio significativamente reducido) |
| Complejidad de fabricación | Bajo; maduro | Bajo a moderado | Alto |
El estado semisólido aborda muchos de estos problemas. Para empezar, el gel supone un riesgo mucho menor para la seguridad. Si bien no son tan “secos” como los de estado sólido, los geles son menos susceptibles a la fuga térmica, aunque el riesgo no se elimina por completo. Pero el principal beneficio para los consumidores es que el gel también tiene más densidad energética, y algunas empresas promocionan 300 Wh/kg o más en el extremo superior.
Se trata de un gran beneficio potencial para los consumidores, ya que significa una energía por peso sustancialmente mayor que 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 conservan capacidades de carga rápida comparables o mejores (superiores a 2C). Algunos diseños de estado semisólido también prometen una mejor vida útil antes de que se reduzca la capacidad, aunque la longevidad en el mundo real dependerá de la química y la implementación específicas. Aún así, esa es una buena victoria en materia de desechos electrónicos.
Mayor densidad, más segura y más liviana: esta nueva tecnología de batería parece auténtica.
Pero quizás el punto más importante es que las baterías de estado semisólido son una perspectiva mucho más realista desde el punto de vista económico que el avance del estado sólido, tan promocionado pero aún por realizarse. Estas nuevas baterías se pueden fabricar en líneas de fabricación reutilizadas y con materiales existentes, en lugar de utilizar una configuración de herramientas completamente nueva de estado sólido.
De hecho, ya están aquí y son comparables a los precios existentes de los paquetes de baterías tradicionales de alta gama. Statik State Power Bank, BMX SolidSafe Power Banks y Momax 1-Power S.Pass son solo algunos de los productos de primera ola ya anunciados, con precios entre $50 y $100 dependiendo de la capacidad.
Si bien son indudablemente premium en este momento, los paquetes de baterías (y dispositivos) de estado semisólido ofrecen potencialmente una mayor duración de la batería, dispositivos más delgados y productos más duraderos sin costar mucho más. Sin duda, esto es un punto de inflexión al que hay que prestar atención.