Como cualquier campeón que pasa demasiado tiempo en la cima, la batería de ion-litio se está estancando. Tras décadas como la batería de referencia en todo tipo de dispositivos, desde teléfonos inteligentes hasta coches eléctricos y drones, su diseño ha sido modificado innumerables veces para mejorar su densidad energética y su rendimiento. Sin embargo, algunos científicos afirman que esas mejoras están llegando a sus límites teóricos. Incluso los mejores modelos son propensos a dejar de funcionar con el frío, a perder capacidad rápidamente o, como ocurre con las baterías de los dispositivos domésticos, a incendiarse de manera espontánea.Al mismo tiempo, la demanda de baterías nunca ha sido tan alta. Se espera que el 30% de los coches vendidos en 2026 sean vehículos eléctricos (VE), que dependen de ellas para funcionar. El año pasado, hogares y empresas estadounidenses instalaron un número récord de baterías de gran tamaño. Según Wood Mackenzie, una consultora, para finales de la década las instalaciones podrían aumentar casi un 40%. Se necesitan urgentemente competidores a la altura.Los avances en la ciencia de materiales por fin están acercando algunas de estas posibilidades. Los fabricantes de baterías están modificando materiales ya conocidos y creando combinaciones novedosas para diseñar baterías que almacenan más energía y que, además, son más seguras y estables que cualquier otra disponible actualmente en el mercado. El reinado de la batería de ion-litio podría tener los días contados.Las baterías de estado sólido se encuentran entre las alternativas más prometedoras. Cuando una batería convencional de ion-litio se carga, los iones de litio pasan del cátodo al ánodo; cuando se descarga, vuelven al cátodo. El medio por el que se desplazan los iones se llama electrolito, que suele ser un disolvente orgánico inflamable empapado en todos los componentes de la batería. Sin embargo, en las baterías de estado sólido, el ánodo, el cátodo y el electrolito se comprimen juntos en forma de láminas. Esto permite que se puedan introducir materiales más conductores en el mismo espacio, lo que da lugar a densidades energéticas de hasta 500 vatios-hora por kilogramo (Wh/kg), frente a los aproximadamente 300 Wh/kg de los electrolitos líquidos. Además, tienen menos probabilidad de combustionar.Investigadores chinos han dado un gran paso para superar el problema de la fragilidad de las baterías de estado sólidoAunque las baterías de estado sólido llevan décadas estudiándose, hasta ahora los investigadores solo han conseguido fabricar versiones diminutas para su uso en dispositivos como implantes médicos. El mayor obstáculo para su producción a gran escala es la fragilidad. Cuando las celdas se cargan y descargan, los iones se insertan repetidamente en el material del electrodo. Esto provoca que la batería se dilate y se contraiga, generando huecos entre los componentes que pueden provocar grietas y deformaciones. Esto ralentiza el movimiento de los iones y deteriora el rendimiento de la batería.En enero, investigadores del Instituto de Tecnología Avanzada de Shenzhen, perteneciente a la Academia China de Ciencias, dieron un gran paso para superar el problema de la fragilidad. Crearon un material electrolito de alto rendimiento apilando de forma alterna capas de cerámica de entre 1 y 100 nanómetros de grosor con láminas igualmente delgadas de polímero. A continuación, colocaron la pila perpendicularmente a la superficie de los electrodos, como si un pastel de capas estuviera tumbado sobre un costado. La cerámica, por sí sola, es un buen conductor pero tiende a agrietarse. El polímero, por su parte, es flexible pero un mal conductor. La combinación permitía que los iones circularan con tanta fluidez como en los mejores electrolitos sólidos existentes, pero con una tendencia a agrietarse mucho menor.Existen otros obstáculos que superar. A medida que las baterías se cargan y descargan, pueden formarse en la superficie de los electrodos unos cristales filamentosos conocidos como dendritas, lo que provoca grietas y, finalmente, cortocircuitos. Durante mucho tiempo, los científicos han creído que esto ocurre cuando los iones de litio sobrantes del cátodo se acumulan en la superficie del ánodo (en vez de ser absorbidos). Una solución obvia sería utilizar materiales de electrodo más resistentes, que soporten mejor la aparición de grietas. Sin embargo, en un estudio publicado en marzo, un equipo dirigido por investigadores del Instituto Tecnológico de Massachusetts concluyó que esta explicación era incorrecta. Según ellos, las dendritas surgen cuando las reacciones químicas alteran las propiedades del electrodo, debilitándolo. Esto sugiere que los científicos deberían buscar electrodos con mayor estabilidad química, y no solamente más resistentes.Las baterías de ion-litio son fundamentales, hoy por hoy, en la fabricación de coches eléctricos CSIC / Europa PressLa ciencia de materiales también puede hacer que las baterías de estado sólido sean más rápidas. En los electrolitos poliméricos convencionales, los iones solo se pueden mover tan rápido como lo permiten los propios segmentos del polímero. Un grupo del Laboratorio Nacional de Oak Ridge en Tennessee, que forma parte del Departamento de Energía de Estados Unidos, encontró una forma de desacoplar ambos movimientos. Lo lograron añadiendo compuestos químicos llamados zwitteriones a segmentos del polímero que normalmente serían malos conductores. Aunque los zwitteriones son moléculas neutras, tienen regiones cargadas que pueden dar un impulso adicional a los iones. Los resultados del equipo demostraron que esta configuración podría hacer que los iones se desplacen por el electrolito hasta 10.000 millones de veces más rápido. Las pruebas futuras mostrarán cómo se comporta en una celda.Una de las ventajas más destacadas de los electrolitos sólidos es que permitirían utilizar materiales distintos al litio. Las baterías de sodio, que sustituyen el litio del cátodo por sodio, resultan especialmente atractivas. El sodio no solo es más barato y estable que el litio, sino que además es mil veces más abundante en la corteza terrestre. Lamentablemente, los átomos de sodio son más grandes y pesados que los de litio, por lo que es poco probable que puedan integrarse en los electrodos de grafito convencionales. Actualmente, esto da como resultado una batería más pesada y con menor capacidad de almacenamiento de energía. Aunque el empleo de mejores electrodos puede mejorar la situación —por ejemplo, el carbono duro, que puede absorber iones de sodio en su estructura porosa y ofrece mejores resultados que el grafito—, todavía no se han encontrado electrolitos líquidos adecuados.Un electrolito sólido sería más fácil de manejar. En primer lugar, el menor riesgo de formación de dendritas en las baterías de estado sólido permitiría fabricar ánodos con sodio metálico, a pesar de su alta reactividad. Esto les permitiría almacenar más energía por kilogramo de la que es posible actualmente. Mientras que una batería con un ánodo de carbono duro tiene una densidad energética de unos 175Wh/kg, los ánodos de sodio metálico podrían alcanzar densidades cercanas a los 500Wh/kg.Para aumentar aún más la capacidad de una batería de estado sólido de iones de sodio, los investigadores están experimentando con la eliminación total del ánodo. Esto permitiría dejar espacio para un cátodo más grueso que pueda albergar más sodio, lo que a su vez aumentaría la cantidad de energía que puede almacenar la batería. La eliminación del ánodo no tiene por qué resultar fatal para el funcionamiento de la batería. Durante la carga, los iones de sodio pasarían del cátodo a otro componente de la batería conocido como colector de corriente, donde se acumularían hasta que se produzca la descarga. De hecho, se crea un ánodo a medida que la batería funciona.Lee tambiénEl vertiginoso ritmo de los avances es fruto de una auténtica competición global por conseguir el mejor diseño de estado sólido, afirma Shirley Meng, científica de materiales en la Universidad de Chicago. Esta carrera también podría revolucionar la forma en que se fabrican las baterías. Actualmente, las baterías con electrolitos líquidos se fabrican sumergiendo los electrodos en grandes cubas de disolventes y utilizando enormes cantidades de energía para secarlos. Las baterías de estado sólido producidas de este modo desarrollan microporos en sus superficies, lo que aumenta las probabilidades de fallos. Además, los electrodos más gruesos resultan más difíciles de fabricar porque se secan de manera desigual.Por ello, la llamada fabricación de electrodos en seco —en la que los polvos secos se prensan para formar baterías sólidas— está siendo considerada cada vez más en serio. Las pruebas han demostrado que reduce el consumo de energía aproximadamente a la mitad y los costes de fabricación en torno a una quinta parte, a la vez que mejora el rendimiento general de las baterías. Muchas empresas, entre ellas Tesla, fabricante de baterías y vehículos eléctricos, y LG Energy Solution, fabricante surcoreano de baterías, compiten por ser las primeras en perfeccionar esta técnica.Distinguir entre expectativas exageradas y realidad no es sencillo. Sin embargo, los últimos avances hacen pensar que las promesas más ambiciosas podrían cumplirse. Contemporary Amperex Technology, el mayor fabricante de baterías del mundo, ha anunciado que producirá baterías de estado sólido en 2027 y prevé lanzar el primer coche eléctrico con batería de sodio a mediados de este año. Samsung, la empresa surcoreana de electrónica, ha afirmado que producirá en masa baterías de estado sólido en 2027, mientras que Toyota, el fabricante japonés de automóviles, se ha comprometido en el mismo sentido. Ford, la empresa estadounidense, ha creado este mes una división dedicada a la producción de baterías y prevé suministrar baterías a gran escala para centros de datos y empresas industriales el año que viene. En el negocio de las baterías, se viven tiempos realmente vibrantes.© 2026 The Economist Newspaper Limited. Todos los derechos reservados.