Así que allá vamos. Toma café. O cerveza. No estoy juzgando.
Muy rápido antes de comenzar.- mi experiencia, ya que la gente siempre pregunta: he estado jugando con la tecnología de baterías desde 2016, trabajé para dos empresas que quebraron (tiempos divertidos), asesoré a tres que todavía están vivas (apenas) y actualmente hago I+D para... bueno, probablemente no debería decirlo, pero has oído hablar de ellas. Me he quemado dos veces con fuegos de litio. No lo recomiendo. 0/10 experiencia.
¿Qué diablos ES una batería-de estado sólido?
Así es. ¿La batería de tu teléfono? ¿Computadora portátil? ¿Coche eléctrico? Todo quedó líquido dentro. No como agua-líquido, más bien... líquido químico espeso. Electrolito orgánico. Suena elegante, pero básicamente es una sustancia inflamable que permite que los iones de litio naden de un lado a otro entre los lados positivo y negativo.
¡Funciona bien! Hasta que no lo haga. Luego se prende fuego.
Todavía tengo un Samsung Galaxy Note 7 en el cajón de mi escritorio que guardo como recordatorio. Nunca lo volví a encender después del retiro. Es como un pequeño pisapapeles con riesgo de incendio.
Batería-de estado sólido=reemplazando ese líquido por un sólido.
Eso es todo. Eso es todo.
La parte sólida puede ser:
Material cerámico (como vidrio elegante pero más difícil de hacer)
Cadenas de polímeros (piense en plástico muy denso pero no realmente plástico)
Compuestos de sulfuro (por cierto, estos huelen TERRIBLE, como huevos podridos mil veces)
Ah, y un dato curioso: aprendí por las malas - algunos de estos materiales reaccionan con la humedad del aire. Como violentamente. Tuvimos un estudiante de posgrado en 2019 que dejó una muestra de electrolito de sulfuro en el banco durante la noche. Llegué a la mañana siguiente, básicamente todo se había corroído. Olía a muerte. No pudimos usar ese laboratorio durante una semana.
Por qué no todo el mundo se calla sobre ellos
Amigo, he oído hablar de-baterías de estado sólido desde... 2015. 2014? En algún lugar por ahí. Cada año: "¡Sólo 3 años más!"
Se ha convertido en un meme en la comunidad de baterías. Como el poder de fusión. Siempre a 10 años de distancia.
Pero está bien, HAY razones reales para preocuparse:
1. (Probablemente) no te explotarán en la cara
Sin líquido=sin líquido hirviendo=sin acumulación de presión=sin boom.
Quiero decir que todavía PUEDEN fallar. Lo he visto suceder. Pero en lugar de una bola de fuego, parece más bien... deja de funcionar y se calienta. ¡Mucho mejor! Fui testigo del fallo de un prototipo-de estado sólido durante las pruebas del año pasado y básicamente se hinchó un poco y murió. Con iones de litio-líquidos tenemos que realizar pruebas detrás de escudos contra explosiones. Ambiente diferente.
2. Más energía en el mismo espacio (supuestamente)
¿Las afirmaciones son un. 50% más disparatadas? ¿100% más? Quién sabe. Sobre el papel, las matemáticas funcionan. ¿En realidad? Ya veremos.
Toyota sigue diciendo que tendrán baterías de 900 millas para 2027 o 2028 o algo así. Lo creeré cuando literalmente esté conduciendo el auto. Hasta entonces es vaporware.
3. Carga más rápido (tal vez)
Algunos de los electrolitos cerámicos supuestamente pueden manejar mucha más corriente sin degradarse. Como cargas completas de 10 minutos.
¿He visto este trabajo en un laboratorio? Sí, una vez, con una batería de tipo botón del tamaño de la uña de mi pulgar.
¿Lo he visto funcionar con una batería del tamaño de-un automóvil? No. Nadie lo ha hecho. Son todos datos de simulación y pruebas-a pequeña escala.
4. Dura más (creemos)
Sin que el líquido se descomponga, deberías obtener más ciclos de carga. El ion de litio-normal es bueno para unos 500-1000 ciclos dependiendo de cómo lo trates. El estado sólido debería funcionar mejor.
Pero esto es lo que - en realidad no SABEMOS todavía porque nadie los ha estado usando durante 10 años. No se puede probar la confiabilidad-a largo plazo en un laboratorio. Sólo tienes que esperar y ver.
Espera, ¿con qué estamos comparando esto?
Oh, mierda, sí, probablemente debería explicar lo que hay ahora. Culpa mía.
Iones de litio-normales (lo que hay en todo)
Tu teléfono, tu portátil, probablemente tu coche si es eléctrico.
Energía: ~250-300 Wh/kg (es decir, vatios-hora por kilogramo, unidades nerd)
Barato de hacer ahora porque lo hemos estado haciendo desde siempre.
Se incendiará por completo si lo perforas o lo sobrecargas.
Mantengo un balde de arena en mi laboratorio por si acaso.
Baterías LFP (fosfato de hierro y litio)
Más seguro, realmente no se incendia incluso si lo intentas.
Menos densidad de energía aunque - alrededor de 160-180 Wh/kg
Dura PARA SIEMPRE como 3000+ cargos
Más barato que otros tipos de litio.
¿Esto es lo que hay ahora en el modelo base de Tesla, creo? No me cites sobre eso
NMC/NCA (Los Caros)
Níquel Manganeso Cobalto o Níquel Cobalto Aluminio
Alto rendimiento, 250-280 Wh/kg
Utiliza cobalto que... sí, hay problemas de trabajo infantil en el Congo y otro desastre.
mas caro
Mejor rendimiento aunque no voy a mentir
Estado sólido-(la criatura mítica)
RECLAMACIONES 400-500 Wh/kg
Mucho más caro ahora mismo
La fabricación es básicamente magia negra en este momento.
Supuestamente es más seguro, pero tampoco tenemos suficientes datos.
Bien, pero ¿qué tienen realmente de bueno?
Mira, soy escéptico sobre la mayoría de las cosas, pero el estado sólido-tiene ventajas reales. No voy a fingir lo contrario.
La seguridad es legítimamente mejor.
Personalmente he probado ambos tipos. Con los iones de litio-normales, usamos protectores faciales y tenemos extintores por todas partes. ¿Con prototipos-de estado sólido? Aún con cuidado, pero menos energía de "esto podría explotar".
El mes pasado tuvimos un cortocircuito en una celda de prueba. Uno de estado sólido-se calentó y dejó de funcionar. Si hubiera sido ion de litio-normal, seguramente habríamos tenido un incendio.
El tamaño/peso es real SI se entregan.
Una producción de 400 Wh/kg sería realmente revolucionaria. La batería de su vehículo eléctrico podría pesar la mitad para la misma autonomía. O mismo peso, duplicar el rango.
Pero ese es un gran SI. Los resultados de laboratorio no siempre se traducen en producción. Demonios, GENERALMENTE no traducen.
El rendimiento de la temperatura debería ser mejor.
Los electrolitos sólidos funcionan en rangos de temperatura más amplios que los líquidos. ¿La batería de tu auto en el invierno de Chicago a -20 grados F? Debería funcionar mejor. ¿Verano en Arizona a 120 grados F? También mejor.
Aunque es una historia divertida -, algunos electrolitos cerámicos en realidad deben mantenerse CALIENTE para que funcionen bien. Entonces necesitas un calentador para tu batería. Que usa poder. En cierto modo frustra el propósito jajaja.
Sin dendritas.
Esto es dentro del béisbol pero da igual. Cuando se cargan baterías de litio, pueden crecer pequeñas púas metálicas llamadas dendritas de un electrodo hacia el otro. Al final, atraviesan el separador y provocan un cortocircuito en la batería. Así es como mueren la mayoría de las baterías de iones de litio-.
Se supone que los electrolitos sólidos bloquean las dendritas. Materiales duros, no pueden perforar. En teoría.
¿En la práctica? Eh. Hemos visto crecer dendritas a través de algunos electrolitos sólidos. La ciencia de los materiales es difícil.
Los problemas que todo el mundo ignora (pero yo no lo haré)
Muy bien, abróchate el cinturón porque aquí es donde voy a enojar a algunas personas.
Apenas trabajan ahora.
¡Lo siento! ¡Es cierto! ¿La mayoría de las baterías de estado sólido-"innovadoras" sobre las que lees en los comunicados de prensa? Funcionan durante unos 10 ciclos. Tal vez 50 si tienes suerte. En perfectas condiciones de laboratorio. Exactamente a 25 grados. Con brisa suave del noreste.
La batería de su automóvil debe funcionar durante 1000+ ciclos en el invierno de Minnesota y en el verano de Texas y en todos los lugares intermedios. Aún no estamos ni siquiera cerca de la escala.
Estuve en una conferencia el año pasado (Simposio de baterías en Orlando, marzo de 2024) y vi una presentación de una startup que afirmaba tener 500 ciclos. Después fui a su stand. Pidió detalles. Se quedaron muy tranquilos muy rápido. Resulta que esos 500 ciclos se realizaron a una velocidad de carga de 0,1 °C con 4 horas entre cargas. Completamente inútil para aplicaciones reales.
La fabricación es una pesadilla absoluta.
Hemos pasado 30+ años descubriendo cómo hacer que las baterías de iones de litio- sean económicas y confiables. Las fábricas, el equipo, el control de calidad - todo está configurado.
¿Estado sólido-? Empezando desde cero.
Equipos diferentes. Diferentes procesos. Diferentes modos de falla. Todo es más difícil.
Hablé con un chico de QuantumScape el mes pasado (ambos estábamos en un bar del aeropuerto, él había tomado como 3 cervezas y se puso conversador) y me dijo que su mayor problema ya ni siquiera es la tecnología. Se trata de descubrir cómo fabricar 10.000 baterías que sean todas idénticas. La coherencia a escala es MUY DIFÍCIL.
El problema de la interfaz está matando a todos.
Esto es técnico pero importante: donde el electrolito sólido toca el electrodo sólido, se obtiene resistencia. Es como intentar hacer pasar electricidad a través de dos superficies rugosas juntas. No es un gran contacto.
Con electrolito líquido, el líquido llena todos los huecos microscópicos. Contacto perfecto en todas partes. ¿Con sólido-sobre-sólido? No tanto.
La gente lo intenta todo: revestimientos especiales, presión, calentamiento, nuevos materiales, capas de sacrificio, zonas de amortiguamiento. Nada funciona perfectamente todavía. Cada solución crea nuevos problemas.
Se agrietan y eso es realmente malo.
Los electrolitos sólidos cerámicos son frágiles. Cuando las baterías se cargan, se hinchan ligeramente. Descarga, se encogen. Haga esto 1000 veces y su cerámica se puede agrietar.
Una pequeña grieta=batería agotada. Entra humedad, el rendimiento baja y se acaba el juego.
He visto hermosas células-en estado sólido que funcionaron perfectamente durante 50 ciclos, luego se agrietaron y luego dejaron de funcionar. Angustioso. Y caro.
Los electrolitos poliméricos no se agrietan tan fácilmente, pero tienen una conductividad iónica mucho menor. Siempre hagamos concesiones-.
El costo me da ganas de llorar.
Las estimaciones actuales sitúan las baterías de estado sólido-en 10-20 veces el coste de las de iones de litio normales. Por kWh.
Sí, los costos bajarán con la escala. Siempre lo hacen. Pero estamos hablando de AÑOS de desarrollo y MIL MILLONES en inversión de capital antes de llegar a la paridad de costos.
Las 4680 celdas de Tesla cuestan alrededor de 100 dólares el kWh. El estado sólido-podría costar $1000/kWh en este momento. Quizás más. Nadie publica cifras reales porque dan vergüenza.
¿Quién fabrica realmente estas cosas? (¿Y quién está hablando de eso?)
Oh hombre, está bien, esto va a ser complicado porque hay como 50+ empresas que afirman que están "a punto de revolucionar las baterías", pero déjame centrarme en quién está realmente haciendo las cosas:
Paisaje cuántico- Probablemente el más avanzado para aplicaciones automotrices. Utilizando separador cerámico. Respaldado por VW y Bill Gates. Sus acciones pasaron de 130 dólares a 10 dólares. Ay. Pero todavía están funcionando y han mostrado algunos resultados de prueba decentes. Sin embargo, la línea de tiempo sigue deslizándose, lo cual es... preocupante pero también realista. Honestamente, no sé cómo sentirme por ellos.
Poder sólido- BMW y Ford respaldados. Electrolito de sulfuro. Lo último que escuché es que todavía tenían problemas de fabricación. Su cronograma también se ha retrasado. Los plazos de todos fallan. Es el pasatiempo favorito de la industria de las baterías.
Samsung IDE- ¡En realidad TIENEN baterías de estado sólido-en producción! Pero los pequeños. Para wearables. Dispositivos médicos. Hearables (sí, aparentemente ahora es una palabra). ¿Las cosas del tamaño de un auto-? Aún en desarrollo. Dicen 2027. Yo digo 2029-2030 de manera realista.
toyota- Oh chico. Toyota ha estado prometiendo avances en baterías de estado sólido-desde antes de que comenzara a trabajar en este campo. Presentan más patentes que nadie. Hacen grandes anuncios cada año. Y aún así... no hay productos.
QUIERO creerles. Son Toyota. Saben de fabricación. Pero si me engañas una vez, la culpa es tuya. Engañame 47 veces...
Dijeron 2025, luego 2027, ahora es 2027-2028. Pondré dinero en el mínimo de 2030.
Nissan- Ser más silencioso al respecto, lo cual realmente respeto. Dicen que tendrán una producción piloto para 2024-2025. Línea de tiempo más realista que otras. ¿Trabajar con la NASA en algunas cosas, creo? No me cites.
CATL- Empresa china, el mayor fabricante de baterías del mundo. Cuando se mueven, todos lo notan. Están trabajando en el estado sólido-pero son MUY conservadores con las predicciones. Lo que me hace confiar más en ellos. Conocen la escala de fabricación. Saben lo que es difícil.
TiendaDot- Startup israelí, enfoque en carga extremadamente rápida. Demostraciones geniales. La cuestión es la escala. Siempre la pregunta.
También hay Factorial Energy, ProLogium, Ionic Materials, Sakuu, Blue Current, Ilika... literalmente docenas más. La mayoría fracasará. Así es como funciona. Las puestas en marcha de baterías tienen una tasa de éxito del 5%.
¿Realmente puedes comprar uno ahora mismo?
Respuesta corta:No.
Respuesta más larga:Todavía no, a menos que estés comprando un prototipo de vehículo eléctrico por más de 500.000 dólares o una pequeña batería especial para equipos médicos.
Respuesta aún más larga:Samsung tiene algunas baterías de estado sólido-disponibles, pero son caras y pequeñas. Estamos hablando del tamaño de una pila de moneda. No es útil para la mayoría de las aplicaciones.
Los primeros productos de consumo reales con estado-sólido probablemente serán:
Teléfonos inteligentes premium- Samsung o Apple querrán presumir. "¡Primer teléfono con batería de estado sólido-!" Gran marketing. Probablemente 2026-2027.
Vehículos eléctricos de producción limitada- Alguna marca de lujo fabricará 500 unidades con baterías de estado sólido-. Cuesta 200.000 dólares. Demuestre que la tecnología funciona. 2027-2028.
Bicicletas/scooters electrónicos-e-de alta gama- ¿Una batería más pequeña lo hace más viable económicamente. 2026?
¿Mercado de masas? Hombre, no lo sé. 2030 como muy pronto. Quizás entre 2032 y 2035 para estar seguros. E incluso entonces "mercado masivo" podría significar "actualización opcional por 10.000 dólares".
Probablemente estoy siendo pesimista. Pero muchas veces me he sentido decepcionado.
¿Para qué se utilizarán realmente?
¿Ahora mismo? Presentaciones de PowerPoint en su mayoría.
Pero en serio:
Coches electricos- Esto es lo que a todos les importa:. 500+ autonomía en kilómetros, carga en 10 minutos, más ligero y seguro. Realmente cambiaría el mercado de vehículos eléctricos. SI sucede.
Teléfonos y portátiles- Imagina que tu teléfono dura 2 días completos con un uso intensivo. O tener la mitad de espesor. O no volver a tener situaciones con el Samsung Note 7. Ese es el sueño.
Implantes Médicos- ¡Aquí es donde YA se utilizan algunas baterías-de estado sólido! Los marcapasos necesitan baterías que al 100% no fallen ni tengan fugas dentro de su cuerpo. El estado sólido-es perfecto para esto. Batería pequeña, no tiene por qué ser barata, la seguridad lo es todo.
Drones/Aviación- Los aviones eléctricos necesitan la mayor densidad de energía posible. Cada gramo importa. El estado sólido-podría hacer que la aviación eléctrica sea realmente viable más allá de los pequeños drones.
Almacenamiento de red- ¿Quizás? Pero, sinceramente, para el almacenamiento estacionario, el peso no importa. La LFP ya es bastante barata y segura. Difícil de superar en costo. El estado sólido-tendría que ser REALMENTE barato para competir aquí.
¿Debería esperar al estado sólido-antes de comprar un vehículo eléctrico?
Me preguntan esto constantemente. En fiestas (los ingenieros de baterías van bien a las fiestas), en conferencias, familiares al azar en Facebook.
Respuesta: No. No espere.
Si quieres un vehículo eléctrico ahora, cómpralo ahora. ¡Los vehículos eléctricos actuales son realmente buenos! Model 3, Ioniq 5, F-150 Lightning, todas opciones sólidas. Tecnología probada. Fiabilidad conocida.
Para cuando existan vehículos eléctricos{0}}estado sólidos asequibles:
Ya habrás conducido tu vehículo eléctrico actual durante 5+ años
La tecnología seguirá siendo la primera-generación con problemas desconocidos
La infraestructura de carga será aún mejor
Los precios de los vehículos eléctricos usados podrían haberse desplomado quién sabe
¿Si planea comprar a finales de 2027 o 2028? ENTONCES tal vez espere a ver qué se publica realmente. Pero no dejes tu vida en espera.
La tecnología siempre está mejorando. Siempre habrá algo mejor "pronto". No puedo esperar para siempre.
Esperé para comprar un televisor 4K hasta 2019. ¿Sabes qué pasó? Se volvieron más baratos y mejores. Pero tampoco tuve un televisor 4K durante 6 años. ¿Valió la pena? Sinceramente... no. Debería haber comprado uno.
Las cifras de densidad de energía son mentiras (más o menos)
Está bien, no mentiras. Pero engañoso.
Todo el mundo habla de cifras de densidad de energía. "¡400 Wh/kg!" "¡500 Wh/kg!" "¡900 Wh/kg!"
Esto es lo que no te dicen:
CÉLULAS de iones de litio-actuales: 250-300 Wh/kg
PAQUETES de iones de litio-actuales: 150-200 Wh/kg
¿Ves la diferencia? El pack incluye carcasa, refrigeración, cableado y sistemas de gestión de baterías. Como el 30-40% del peso del paquete de baterías ni siquiera es batería.
Reclamaciones CELL de estado sólido-: 400-500 Wh/kg
Realidad del PACK de-estado sólido: ¿Quién sabe? ¿250-350 Wh/kg tal vez?
Entonces, cuando Toyota dice "¡el doble de densidad energética!" están comparando los números de celular en el mejor-caso de los casos con los números de paquetes actuales. No manzanas con manzanas.
La mejora real a nivel de paquete probablemente será del 50-75%. ¡Lo cual sigue siendo genial! ¡Realmente genial! Pero no la revolución que implica el marketing.
Además, la densidad de energía no lo es todo. La densidad de potencia importa (qué tan rápido se descarga). La vida del ciclo importa. Rendimiento de temperatura. El costo por kWh es lo más importante para la adopción masiva.
Una batería que cuesta $2000/kWh con 500 Wh/kg es peor que una batería que cuesta $100/kWh con 250 Wh/kg. De todos modos, para la mayoría de las aplicaciones.
Mis recomendaciones reales
Si eres una persona normal:Olvídese de que el estado-sólido existe por ahora. Compra lo que necesites con la tecnología actual. Funciona bien.
Si va a comprar un vehículo eléctrico en 2025-2026:Cómpralo ahora con el -ion de litio actual. No esperes. El vehículo eléctrico del futuro perfecto no llegará lo suficientemente pronto.
Si eres inversor:Esto es alto riesgo, alta recompensa. Apostaría por los jugadores establecidos (Samsung, Toyota, CATL) antes que por las startups. Pero ese soy solo yo. Soy reacio al riesgo-porque he visto demasiados arranques de batería fallar y quemarse. Literalmente en un caso.
Si eres ingeniero:¡Entra en este campo! Es muy frustrante pero realmente emocionante. Sólo prepárate para un progreso lento y muchos callejones sin salida.
Si planea comprar en 2027-2028:Empiece a prestar atención a quién realmente cumple y quién simplemente hace anuncios. Mi dinero está en Samsung y tal vez en Nissan.
Qué NO hacer:¡No compre "baterías de estado sólido-disponibles ahora!" de sitios web incompletos. Están mintiendo. Si es real, aparecerá en los principales medios de comunicación y en los principales fabricantes.
Ah, y una cosa más: ¿necesitas baterías AHORA y quieres algo entre los iones de litio-normales y el sueño de estado sólido-? Examinarbaterías de polímero de litio. No son de estado sólido-pero son mucho más seguros que los de litio-estándar, no tienen fugas y puedes conseguirlos hoy. Usado en toneladas de cosas RC y algunos teléfonos. No es revolucionario pero sí está disponible jajaja.
