Canadá firmó recientemente un nuevo acuerdo comercial con China, que reduce los aranceles sobre hasta 49.000 vehículos eléctricos (EV) chinos cada año. Para 2030, se espera que la mitad de estos vehículos importados sean "vehículos eléctricos asequibles" que cuesten menos de 35.000 dólares.
Esto podría hacer que los coches eléctricos sean una opción más asequible para los canadienses. Sin embargo, la confianza del público sigue siendo frágil, determinada en gran medida por el temor a los incendios de baterías de vehículos eléctricos.
En 2024, cuando un accidente a alta velocidad en Lake Shore Boulevard de Toronto provocó que un Tesla estallara en llamas, matando a cuatro pasajeros, las imágenes se difundieron por Internet. Unos meses más tarde, otro Tesla se incendió en la autopista 403 en Ontario, cortando nuevamente el tráfico.
La evidencia muestra que el riesgo de que los vehículos eléctricos se incendien mientras conducen es bajo. Sin embargo, estos hechos causaron cierta preocupación pública.
Las baterías de estado sólido ofrecen una nueva solución prometedora. Reemplazan el líquido inflamable de las baterías de vehículos eléctricos existentes con un electrolito sólido. Esto reduce el riesgo de combustión espontánea cuando las baterías se dañan o se sobrecalientan.
Mercedes-Benz probó recientemente el sedán EKS con una batería de estado sólido. El coche recorrió 1.205 kilómetros desde Stuttgart, Alemania, hasta Malmö, Suecia, sin detenerse a repostar.
El fabricante de automóviles chino Chery dice que planea lanzar su primer vehículo eléctrico con batería de estado sólido a finales de este año. La compañía dice que el diseño podría aumentar la densidad de energía y el rendimiento en climas fríos, con alcances objetivo de hasta 1.500 kilómetros incluso en temperaturas bajo cero.
Los investigadores canadienses también están desempeñando un papel importante en el avance de tecnología sólida. Formo parte de un equipo de investigación de la Universidad McMaster que estudia la química de las baterías a nivel atómico para ayudar a convertir las baterías de estado sólido en una tecnología práctica.
¿Cómo funcionan las baterías de iones de litio?
Los vehículos eléctricos dependen de baterías de iones de litio en lugar de gasolina, pero la idea básica es similar. Almacenan energía y la liberan cuando la necesitas. Estas baterías constan de dos electrodos: uno positivo (cátodo) y otro negativo (ánodo), separados por un electrolito que permite que los iones de litio se muevan entre ellos.
Cuando una batería alimenta un dispositivo o vehículo, los electrones fluyen a través de un circuito externo para producir electricidad, mientras que los iones de litio viajan dentro de la batería desde el ánodo al cátodo. Cargar la batería simplemente invierte este proceso, empujando los iones de litio de regreso al punto donde comenzaron.
Cómo funcionan las baterías de iones de litio. (aprendiendo física)
La cantidad de energía que puede entregar una batería depende en gran medida de la velocidad y la cantidad de iones de litio que puedan moverse entre los dos electrodos.
Las baterías actuales dependen de electrolitos líquidos. Esto permite que los iones de litio se muevan fácil y eficientemente, dando al automóvil una aceleración rápida, un rendimiento estable en la carretera y una respuesta constante al pisar el pedal. Sin embargo, hasta dónde puede llegar un automóvil con una sola carga depende principalmente de cuánto litio pueden almacenar los electrodos.
¿Por qué se incendian las baterías?
Cuando las baterías de iones de litio se dañan o experimentan fallas internas, pueden sobrecalentarse y entrar en un proceso conocido como fuga térmica. Esto puede provocar incendios intensos que son difíciles de apagar y que incluso pueden reavivarse horas más tarde.
La razón principal es el electrolito líquido, que generalmente está hecho de solventes orgánicos inflamables. Si la batería se sobrecalienta, el líquido puede actuar como combustible, empeorando el incendio. La tecnología de baterías de estado sólido reemplaza un líquido inflamable con un electrolito sólido.
Este vídeo muestra cinco celdas de batería cilíndricas de iones de litio forzadas a desbocarse térmicamente en condiciones de prueba. ¿Baterías más seguras y con mayor rendimiento?
Los electrolitos sólidos generalmente no son volátiles y mecánicamente robustos. Reducen el riesgo de fugas y limitan la formación de productos de descomposición volátiles ricos en oxígeno. Pueden actuar como una barrera física que frena el crecimiento de los filamentos de litio que pueden provocar un cortocircuito en la batería.
Juntas, estas características reducen los dos principales impulsores de la fuga térmica: los cortocircuitos internos y las reacciones químicas rápidas que liberan calor en el electrolito.
En nuestro grupo de investigación utilizamos resonancia magnética nuclear de estado sólido para comprender cómo se mueven los iones de litio dentro de los electrolitos sólidos. Estos experimentos nos permiten monitorear tanto la química local como el transporte de iones de largo alcance que determinan qué tan bien funcionará un material en una batería. Al relacionar estos conocimientos a escala atómica con el rendimiento de la batería, podemos ayudar a diseñar mejores electrolitos sólidos para vehículos eléctricos más seguros.
Además de la seguridad, los electrolitos sólidos también permiten baterías de mayor rendimiento. Permiten el uso de ánodos de metal de litio y cátodos de alto voltaje, que pueden aumentar la densidad de energía en comparación con las baterías actuales basadas en grafito.
Para los vehículos eléctricos, esto puede significar una autonomía de conducción más larga o baterías más pequeñas y ligeras sin sacrificar el rendimiento.
¿Por qué los electrolitos líquidos siguen dominando?
A pesar de su seguridad, los electrolitos líquidos siguen siendo el estándar de la industria.
Proporcionan una alta conductividad iónica a temperatura ambiente, lo que garantiza una carga rápida, una fuerte aceleración y un rendimiento confiable en una amplia gama de condiciones. También se adhieren bien a los electrodos, lo que permite que la corriente fluya fácilmente y simplifica el diseño de la batería. Décadas de experiencia industrial los han hecho relativamente baratos y fáciles de producir a gran escala.
Por el contrario, muchos electrolitos sólidos sufren fragilidad mecánica, lo que significa que pueden agrietarse durante el ciclo de la batería y perder contacto con los electrodos. Además, los electrolitos sólidos a menudo tienen dificultades para formar buenos enlaces con los materiales de los electrodos, y las reacciones químicas en estas interfaces pueden formar capas resistivas que reducen el rendimiento de la batería.
Como resultado, si bien las baterías de estado sólido son muy prometedoras, los electrolitos líquidos han ofrecido hasta ahora el mejor equilibrio entre rendimiento, costo y facilidad de fabricación en vehículos eléctricos.
El papel de Canadá en la transición
Un reciente acuerdo comercial con China podría brindarle a Canadá un acceso más rápido a tecnologías avanzadas de baterías ya desarrolladas en China.
Los visitantes se encuentran junto a vehículos eléctricos en la Conferencia Mundial de Vehículos Inteligentes Conectados 2025 en Beijing, China, el 16 de octubre de 2025. (Foto AP/Ng Han Guan)
Sin embargo, muchos investigadores canadienses ya están desempeñando un papel importante en el avance de la tecnología de baterías para vehículos eléctricos mediante la exploración de nuevos materiales de electrolitos e interfaces de batería. Los programas federales canadienses apoyan la investigación sobre baterías, las iniciativas de energía limpia y la fabricación nacional de baterías, posicionando a Canadá en la transición global a los vehículos eléctricos.
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Los avances en la ciencia de los materiales, la ingeniería de interfaces y la química de las baterías están mejorando el rendimiento y la durabilidad de los electrolitos sólidos. Lo que antes sólo existía en los laboratorios se está trasladando a la producción de prueba y a las primeras pruebas de vehículos.
A largo plazo, los electrolitos sólidos podrían reducir el riesgo de incendios y al mismo tiempo permitir autonomías más largas y baterías más ligeras, lo que ayudaría a que los vehículos eléctricos sean más seguros.
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