Las nuevas patentes de BYD atacan uno de los grandes problemas de las baterías de estado sólido: mantener un buen contacto entre electrodos y electrolitos.
La compañía trabaja en cátodos de doble electrolito y, según las informaciones disponibles, prepara una producción a pequeña escala para 2027.
BYD continúa dando pasos para llevar las baterías de estado sólido del laboratorio a los coches eléctricos.El fabricante chino ha publicado seis nuevas patentes relacionadas con esta tecnología, con propuestas que abarcan desde nuevos materiales para el cátodo hasta procesos de fabricación y sistemas para controlar la calidad de las celdas.
Más que buscar una cifra espectacular de autonomía, las nuevas patentes ponen el foco en un problema mucho menos llamativo, pero decisivo para que esta tecnología pueda funcionar de forma fiable: la interfaz entre los diferentes materiales sólidos que forman la batería.
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En una batería convencional, el electrolito líquido facilita el transporte de iones y el contacto con los electrodos.
Cuando ese líquido se sustituye por materiales sólidos, conseguir y mantener una superficie de contacto adecuada resulta bastante más complicado. Precisamente ahí se concentra buena parte del trabajo que reflejan las últimas patentes de BYD.
Cuatro de las seis solicitudes están relacionadas directamente con la química y la estructura de los materiales.
Una de ellas plantea combinar electrolitos de haluro y sulfuro, pero evitando que ambos entren directamente en contacto. Para ello, BYD propone introducir entre ellos una capa intermedia que sea conductora de iones y electroquímicamente estable.
El objetivo es impedir reacciones químicas no deseadas entre los dos electrolitos y, con ello, aumentar la vida útil de la celda.
Es una evolución del concepto de cátodo de doble electrolito en el que BYD lleva trabajando y que aparece como una de las líneas principales de su estrategia para las baterías completamente sólidas.
Otra patente utiliza también una capa intermedia, aunque en este caso se sitúa entre el material activo del cátodo y un electrolito sólido de sulfuro. Esta primera capa de electrolito actuaría como amortiguador para mejorar la estabilidad del conjunto y limitar la generación de calor.
La documentación establece además un valor concreto: la capa activa del cátodo no debería liberar térmicamente más de 117 julios por gramo.
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Esto muestra que el trabajo de BYD no se limita a conseguir una mayor capacidad, sino que también está prestando atención al comportamiento térmico de las nuevas celdas.
Otra de las propuestas resulta especialmente interesante porque combina dos tipos diferentes de materiales catódicos.
BYD plantea fabricar un cátodo compuesto de doble capa en el que una zona utiliza material monocristalino y otra material policristalino, cada una asociada a un electrolito sólido de diferente composición.
La intención es aprovechar las ventajas de ambos materiales. Los materiales monocristalinos presentan una mayor resistencia estructural frente a las tensiones generadas durante los ciclos de carga y descarga.
Los policristalinos, por su parte, pueden ofrecer un mejor rendimiento cuando la batería trabaja con elevadas tasas de carga o descarga, aunque son más susceptibles de sufrir fracturas en los límites entre sus granos.
BYD busca así una estructura capaz de combinar la estabilidad del primero con las prestaciones del segundo, reduciendo al mismo tiempo sus respectivas limitaciones.
La cuarta patente centrada en los materiales adopta un planteamiento diferente. Propone un cátodo formado por tres componentes en el que óxidos metálicos litiados y sulfuros metálicos se combinan con un electrolito sólido.
Según la documentación, esta configuración pretende reducir la resistencia existente en las interfaces entre materiales sólidos.
Una mejora que debería repercutir tanto en la capacidad específica como en el comportamiento de la batería bajo cargas elevadas y en su vida útil.
Pero posiblemente las dos patentes restantes sean las que mejor muestran que BYD está pensando más allá de las pruebas de laboratorio.
Una de ellas aborda directamente el proceso de fabricación mediante el uso de agentes de ionización líquidos distribuidos de forma gradual a través de la capa del electrodo. Las zonas exteriores reciben una mayor cantidad que las regiones interiores.
El propósito vuelve a ser mejorar el transporte de iones y, sobre todo, conservar un contacto adecuado entre los diferentes materiales sólidos.
Una cuestión especialmente importante porque una celda puede ofrecer buenos resultados inicialmente y perder prestaciones a medida que los ciclos de carga y descarga alteran sus interfaces internas.
La última patente introduce incluso una métrica de control de calidad denominada Re, destinada a medir la relación de contacto entre las partículas del cátodo y las del electrolito.
BYD establece que al menos el 60% del perímetro de una partícula catódica debería permanecer en contacto con partículas del electrolito sólido.
Alcanzar este nivel permitiría, según la patente, mejorar la capacidad específica, las prestaciones durante la carga y descarga y la durabilidad de la batería.
Este detalle resulta relevante porque traslada el problema desde la composición química hacia la fabricación. No basta con encontrar materiales capaces de funcionar juntos; también es necesario producir millones de celdas manteniendo de forma consistente esas características.
Y es precisamente el escalado industrial uno de los grandes obstáculos que todavía separan las baterías de estado sólido de una implantación masiva.
Las seis nuevas patentes llegan después de otra relacionada con una estructura de cátodo compuesto concedida a BYD por la Administración Nacional de Propiedad Intelectual de China a finales de julio. En aquella propuesta también aparecía la combinación de electrolitos de haluro y sulfuro con el material activo del cátodo.
Según las informaciones publicadas en China, BYD tendría como objetivo comenzar en 2027 la producción a pequeña escala de celdas de estado sólido con cátodo de doble electrolito.
Las primeras unidades estarían destinadas a pruebas y posteriormente serían evaluadas en vehículos prototipo.
Conviene mantener cierta prudencia con este calendario, ya que BYD no ha confirmado oficialmente ese programa de producción concreto.
Lo que sí encaja con los planes conocidos de la compañía es 2027 como un año importante para su tecnología de estado sólido.
BYD ya había producido sus primeras celdas experimentales y había situado alrededor de esa fecha la utilización de baterías completamente sólidas en vehículos de demostración, antes de abordar una comercialización a mayor escala hacia finales de la década.
El fabricante chino está trabajando además en varias químicas de forma paralela. Mientras desarrolla baterías de estado sólido, mantiene programas dedicados a las baterías de iones de sodio, una tecnología con características y posibles aplicaciones diferentes.
Las nuevas patentes permiten ahora observar con mayor detalle dónde está concentrando BYD parte de sus esfuerzos con las celdas sólidas.
Y el denominador común no son las autonomías de cuatro cifras que suelen acompañar a los anuncios sobre esta tecnología, sino cuestiones mucho más básicas: contacto entre partículas, resistencia interfacial, estabilidad química, generación de calor y repetibilidad durante la fabricación.
Son precisamente estos problemas los que determinarán si las baterías de estado sólido pueden abandonar las pequeñas series experimentales y fabricarse posteriormente en grandes volúmenes.
Por eso, el verdadero salto que busca BYD con estas seis patentes no consiste únicamente en sustituir un electrolito líquido por otro sólido. La compañía está intentando diseñar una arquitectura en la que distintos electrolitos y materiales catódicos puedan trabajar juntos sin degradar rápidamente las interfaces que los conectan.
Si el calendario manejado se cumple, 2027 será el primer examen industrial importante para las baterías de estado sólido de BYD.
La producción a pequeña escala y las pruebas en vehículos permitirán comprobar si las soluciones descritas en estas patentes pueden mantener fuera del laboratorio las prestaciones y la durabilidad necesarias antes de plantearse una fabricación mucho mayor.
Fuente:carnewschina
