Tecnología de baterías de estado sólido para bicicletas eléctricas | Informe de bicicleta eléctrica

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Esta costosa pero vanguardista tecnología de bicicletas eléctricas es el “santo grial” de las fuentes de energía recargables.

Batería de bicicleta eléctrica de cerámica de estado sólido Stromer

Gran autonomía, carga ultrarrápida y seguridad mejorada: ¡este puede ser el futuro de las baterías para bicicletas eléctricas!

Stromer, la marca suiza de pedelec de velocidad (o s-pedelec), está a la vanguardia del desarrollo de baterías para bicicletas eléctricas y se ha asociado con TD Hitech Energy para producir una batería cerámica de estado sólido con los objetivos antes mencionados. ¡Ni siquiera las mejores bicicletas eléctricas del mercado pueden estar a la altura de ese potencial!

Stromer presentó su primer prototipo manejable en la convención de movilidad eléctrica Eurobike en Frankfurt, Alemania, a principios de este año, sentando las bases para que otras marcas de bicicletas eléctricas sigan sus pasos.

Si bien la tecnología aún está firmemente en desarrollo (y probablemente no estará disponible para los consumidores durante al menos otros 2 o 3 años), Stromer y su socio tienen objetivos ambiciosos. Los desarrolladores pretenden crear baterías más seguras y duraderas con tiempos de carga más cortos y capacidades de carga a baja temperatura.

Los defectos de las baterías de iones de litio para bicicletas eléctricas

Las baterías de iones de litio, que actualmente son el estándar de oro omnipresente para las bicicletas eléctricas, utilizan un electrolito líquido o en gel para transportar iones cargados entre dos terminales internos dentro de cada celda. Las reacciones provocadas por este proceso almacenan y descargan energía de las baterías de forma eficaz, pero esta tecnología envejecida tiene sus inconvenientes.

Las “dendritas”, o depósitos ramificados de litio, pueden acumularse dentro de estas celdas de batería y provocar cortocircuitos, mientras que la solución electrolítica líquida conductora utilizada para transportar los iones es notoriamente inflamable. La tecnología de iones de litio ha demostrado ser la solución más confiable y económica para la producción en masa, pero sus fallas han generado niveles cada vez mayores de críticas.

Defectos de las baterías de iones de litio para bicicletas eléctricas

Los paquetes de baterías de iones de litio son grandes y pesados; una batería de estado sólido con el mismo tamaño y peso podría transportar el doble de potencia para el doble de autonomía.

Las ventajas de las baterías de estado sólido para bicicletas eléctricas

Las baterías de estado sólido, por otro lado, utilizan un electrolito sólido para transmitir iones y, en el caso de la batería de Stromer, ese material es (al menos en parte) cerámico. Esta tecnología actualmente tiene un costo significativo, pero promete una serie de ventajas sobre las fuentes de energía de iones de litio.

Con poca o ninguna solución de electrolito líquido (y, por lo tanto, menos fugas y corrosión), las baterías de estado sólido tienen el potencial de tener una longevidad mucho mayor. Una investigación de la Universidad de Harvard sugiere que las baterías de estado sólido podrían tener hasta 10.000 ciclos de carga, lo que les permitiría durar entre 10 y 15 años. También es menos probable que se incendien debido a su estabilidad térmica y electroquímica mejorada.

Debido a la composición de su electrolito sólido, las baterías de estado sólido también tienen naturalmente una mayor densidad de energía que las baterías de iones de litio actuales, lo que significa que un paquete de baterías de estado sólido de tamaño similar podría contener el doble de energía y proporcionar el doble de autonomía para un bicicleta eléctrica. Y, por último, con una menor necesidad de metales raros como el cobalto y el grafito, la tecnología también podría ser más sostenible.

Los desafíos de la tecnología de baterías de estado sólido para bicicletas eléctricas

La capacidad de fabricación y el costo son dos de los mayores obstáculos para la tecnología de estado sólido, como se explica en un artículo de MotorTrend sobre baterías para vehículos eléctricos.

Actualmente, la tecnología de estado sólido existe en pequeñas pilas de botón, que se utilizan en dispositivos pequeños y livianos como relojes inteligentes y marcapasos. Ampliar esta tecnología para satisfacer los requisitos de máquinas más grandes y exigentes, como las bicicletas eléctricas, requerirá el desarrollo y la racionalización de procesos e instalaciones de fabricación especializados.

Debido a que estas capacidades de fabricación a gran escala aún no existen, la producción de una batería de estado sólido y sus componentes únicos es difícil. Las baterías de estado sólido también tienen el potencial de requerir más litio que las baterías de iones de litio, un material que se ha vuelto más costoso y más difícil de conseguir en los últimos años. Con estos gastos adicionales, la producción de una batería de estado sólido es actualmente 8 veces más costosa que una batería de iones de litio.

A medida que se desarrollen la tecnología y sus procesos de fabricación, los beneficios potenciales de las baterías de estado sólido serán más claros. En el caso de Stromer y TD Hitech Energy, esperan producir fuentes de energía con tiempos de carga 10 veces más rápidos (actualmente 20 minutos con un objetivo final de 12 minutos) y la capacidad de cargar en temperaturas de hasta -4°F (-20°F). C) con un objetivo de -22°F (-30°C).

El presente y el futuro de las baterías de estado sólido

Taiwán parece ser un semillero de investigación sobre estado sólido, ya que tanto TD Hitech Energy como su competidor ProLogium tienen su sede en las ciudades del norte del país. Sin embargo, la carrera continúa a medida que investigadores de todo el mundo (incluido Estados Unidos) dedican sus esfuerzos a la causa.

ProLogium se ha asociado con fabricantes de automóviles europeos como Mercedes-Benz para desarrollar baterías de estado sólido para su uso en vehículos eléctricos y está previsto que comiencen las pruebas a finales de este año. El desarrollador tiene una base sólida: en 2022 produjo prototipos de baterías de estado sólido intercambiables junto con el fabricante taiwanés de scooters eléctricos Gogoro.

Aquí en Estados Unidos, la NASA ya ha afirmado poseer una batería de estado sólido capaz de alimentar un avión. Los investigadores del Instituto de Tecnología de Georgia están trabajando para traducir su éxito con la tecnología de estado sólido de pilas de botón a pilas de bolsa para su uso en vehículos eléctricos.

No importa cómo se mire, la tecnología de estado sólido está decididamente en auge. El mercado estaba valorado en casi 591 millones de dólares en 2020, y se predijo que su expansión tendría una tasa de crecimiento anual compuesta constante del 36% de 2021 a 2028.

Aquí en Electric Bike Report, esperamos con ansias los avances que esta nueva tecnología puede presentar pronto. Planeamos estar al tanto del desarrollo de esta tecnología que potencialmente cambiará la industria y continuaremos transmitiendo cualquier actualización nueva e interesante a medida que aparezca.

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