El mercado de las baterías de litio metálico está despertando un interés cada vez mayor debido a la mayor densidad energética del litio en comparación con los ánodos de grafito. Esto podría ser especialmente importante en una de las principales aplicaciones de esta tecnología, el mercado de los vehículos eléctricos, que actualmente representa el mayor sector de demanda mundial de baterías y que, según las previsiones de IDTechEx, superará los 1000 GWh este año.

El informe de IDTechEx, «Baterías de metal de litio 2025-2035: tecnología, actores y previsiones», analiza los distintos tipos de baterías de litio que están llegando a la comercialización, incluidas las de estado sólido y las de metal de litio con electrolito líquido, sus principales aplicaciones y las ventajas e inconvenientes de cada una.

Tecnologías de ánodos de iones de litio de alta energía

Los ánodos de grafito convencionales se han consolidado como una opción fiable y una química de baterías madura, aunque están empezando a demostrar que no pueden alcanzar los niveles de rendimiento más altos necesarios para el desarrollo de aplicaciones de baterías. IDTechEx también señala algunas preocupaciones en torno a la seguridad y la disponibilidad de los materiales, lo que significa que, aunque pueden ser más fáciles de fabricar que algunas alternativas en auge, la atención de las empresas de baterías podría centrarse mejor en otros ámbitos.

Las baterías de estado sólido que utilizan electrolitos sólidos son conocidas por sus características de seguridad mejoradas y su alta densidad energética, y pueden permitir el uso del litio como ánodo de una forma más segura que antes. La dificultad de las baterías de estado sólido radica en los procesos de fabricación y en la tarea de eliminar por completo el electrolito líquido.

Las baterías de litio metálico con electrolito líquido también son conocidas por su alta densidad energética y son más fáciles de fabricar que las baterías de estado sólido. Las desventajas de estas baterías son su baja vida útil y su escasa estabilidad y seguridad, lo que las convierte en una opción menos favorable, especialmente para aplicaciones en vehículos eléctricos.

Las baterías con ánodo de silicio han sido otra opción preferida en el mercado de las baterías debido a su mayor seguridad y, de nuevo, a su buena densidad energética. Aunque los costes iniciales pueden ser elevados durante la comercialización inicial, con el tiempo podrían estar disponibles a un precio viable, lo que significa que la producción de materiales potencialmente complejos podría resultar rentable.

Dendritas de litio y mantenimiento del rendimiento

Las dendritas de litio han sido una de las principales causas de la lenta adopción de las baterías de litio, ya que se producen como resultado de la reacción del metal con el electrolito. Las dendritas pueden provocar la formación de bolsas de litio muerto en la capa de electrolito con el tiempo, lo que conduce a una pérdida de material activo dentro de la batería y, en consecuencia, a una disminución de la vida útil. Las dendritas también podrían pasar del ánodo al cátodo, provocando un cortocircuito. Aunque se podrían adoptar medidas como recubrir el separador para evitar que esto ocurra, IDTechEx informa de que, en última instancia, esto aumentaría los costes de fabricación, lo que plantea la cuestión de si los posibles inconvenientes de los ánodos de metal de litio pueden superar a las ventajas.

La presión, la temperatura y la carga-descarga son otros factores que podrían influir en el buen estado de las baterías de metal de litio. Funcionan mejor en entornos con mayor presión, por lo que se podrían realizar ajustes en los módulos para mantener la presión necesaria. Del mismo modo, mantener las baterías a temperaturas más altas y cargarlas más lentamente durante un periodo más largo también ayudará a prevenir la degradación. Sin embargo, esto no siempre es factible, por lo que la elección de utilizar baterías de metal de litio dependerá en gran medida de la aplicación.