Electrolito

Las baterías de estado sólido suelen utilizar materiales sólidos como cerámica, vidrio o polímeros como electrolitos. Estos materiales sólidos tienen estructuras muy estables y no se descomponen o deterioran fácilmente a altas o bajas temperaturas, lo que los hace menos propensos al desbocamiento térmico. Sin embargo, su conductividad es relativamente baja y el contacto interfacial aún requiere una mayor optimización.

Las baterías de iones de litio suelen utilizar electrolitos líquidos o en forma de gel fabricados a partir de disolventes orgánicos disueltos con sales de litio. Aunque los electrolitos líquidos tienen conductividad iónica y admiten cargas y descargas de gran intensidad, también conllevan cierto riesgo de fugas. Cuando la batería sufre daños físicos o se sobrecarga, el electrolito líquido puede provocar fácilmente situaciones como incendios o explosiones.

Densidad energética

La densidad energética de las baterías de estado sólido en aplicaciones prácticas oscila entre 300 y 400 Wh/kg. Si se superan los retos técnicos relacionados con la conductividad iónica de los electrolitos sólidos y la estabilidad interfacial, se espera que aumente gradualmente hasta alcanzar el valor teórico de 500 Wh/kg.

Las baterías de iones de litio, limitadas por las características de los electrolitos líquidos y los ánodos de grafito, suelen tener una densidad energética de unos 150 a 250 Wh/kg en aplicaciones prácticas. Algunas baterías de iones de litio que utilizan materiales y procesos más avanzados pueden alcanzar densidades energéticas de hasta 300 Wh/kg.

Capacidad

Algunas baterías de estado sólido de laboratorio han alcanzado una capacidad 20-30% superior a la de las baterías de iones de litio, y presentan una degradación más lenta durante su uso a largo plazo. Esta tecnología aún no está madura y actualmente se ve limitada por los materiales y procesos de fabricación, lo que deja un importante margen de mejora.

La capacidad estándar de las baterías de iones de litio suele oscilar entre 1.000 mAh y 5.000 mAh, mientras que las baterías de iones de litio de alto rendimiento pueden alcanzar hasta 8.000 mAh. A medida que aumenta el número de ciclos de carga y descarga, la capacidad de las baterías de iones de litio disminuye gradualmente, y su índice de retención a largo plazo no es tan bueno como el de las baterías de estado sólido.

Seguridad

El electrolito sólido de las pilas de estado sólido no tiene fugas, no es inflamable, tiene buena estabilidad térmica y puede soportar cierto grado de daño físico, lo que reduce eficazmente el riesgo de incendio y explosión. Además, las baterías de estado sólido tienen una estructura más estable, por lo que es menos probable que sufran una degradación del rendimiento o problemas de seguridad debido a la descomposición del electrolito o al deterioro del material del electrodo. También tienen una dependencia relativamente menor de los sistemas de protección.

En cambio, el electrolito líquido de las baterías de iones de litio presenta un mayor riesgo de fugas cuando se ve sometido a impactos externos. Los electrolitos líquidos son inflamables y pueden provocar cortocircuitos con facilidad; son propensos a descomponerse en entornos de alta temperatura, lo que provoca fugas térmicas y puede dar lugar a incendios o explosiones. Además, las baterías de iones de litio dependen en gran medida de los sistemas de gestión de baterías para mejorar su seguridad.

Vida útil

Las baterías de estado sólido tienen una larga vida útil, capaz de superar varios miles de ciclos. Presentan una gran durabilidad y pueden mantener una alta capacidad y rendimiento incluso tras un uso prolongado.

En cambio, las baterías de iones de litio tienen una vida útil relativamente más corta, que permite entre 800 y 1.500 ciclos de carga y descarga. Las baterías de iones de litio de mayor rendimiento pueden superar los 2.000 ciclos. Además, tras un uso prolongado, su retención de capacidad disminuye debido a la descomposición y deterioro de los materiales internos, lo que tiene cierto impacto en el rendimiento.