Badische Presse - QuantumScape Osprey: Batería de estado sólido alcanza 1.000 ciclos a presión ambiente

La industria de los vehículos eléctricos ha pasado años escuchando promesas sobre densidades energéticas imposibles y tiempos de carga de cinco minutos, solo para descubrir posteriormente que estas cifras dependían de condiciones de laboratorio incompatibles con la realidad de un chasis automotriz. En este contexto, el informe técnico más reciente presentado por QuantumScape sobre su plataforma Osprey merece una atención específica. La compañía ha logrado completar 1.000 ciclos de carga y descarga en celdas que retienen el 80% de su capacidad inicial, operando a una presión de una atmósfera.

Este dato técnico puede parecer sutil, pero aborda uno de los obstáculos más silenciosos y costosos en el desarrollo de las baterías de estado sólido basadas en sulfuros. Fabricantes como Toyota, Samsung SDI y BYD investigan activamente esta química, que requiere un contacto íntimo y continuo entre sus partículas para permitir el movimiento de los iones de litio sin fricción destructiva. En entornos de prueba, ese contacto se suele lograr mediante prensas mecánicas gigantes que ejercen una fuerza enorme sobre la celda.

QuantumScape ilustra la magnitud de este problema comparando la presión necesaria en sus pruebas anteriores con el peso de vehículos convencionales. Someter una celda estándar de 10 por 24,2 centímetros a una presión de 20 atmósferas equivale a ejercer unos 5.000 kilogramos de fuerza continua. Para contextualizar esta cifra, se trata del peso equivalente a tres coches medianos descansando sobre una única celda. Si esta exigencia se trasladara a un paquete de baterías completo, compuesto por cientos de celdas, el fabricante tendría que diseñar estructuras masivas de placas de acero macizo y tirantes de sujeción. Estas adiciones añaden un peso descomunal, reducen el espacio útil disponible para la energía y disparan los costes de fabricación.

En muchos laboratorios del sector, las pruebas se realizan habitualmente a presiones de 30 atmósferas o más. Recientemente, la empresa china FAW presentó como un gran éxito haber conseguido que celdas de gran formato operasen a 50 atmósferas. Sin embargo, los expertos señalan que un diseño que dependa de semejantes mordazas mecánicas difícilmente podrá llegar a un coche de calle a un precio razonable.

La arquitectura Osprey plantea una solución híbrida respecto a los materiales para evitar esta dependencia. QuantumScape mantiene su conocido separador cerámico frente al ánodo de litio metálico y añade un catolito sólido de sulfuro en el cátodo. Según los datos analizados por Electrek a partir del documento técnico de QuantumScape, una celda de dos capas con un cátodo de 50 por 65 milímetros ha completado 1.000 ciclos de carga y descarga a una tasa de 1C y a 30°C, manteniendo el 80% de capacidad mientras funcionaba a la presión ambiente de una sola atmósfera.

La carga del cátodo utilizada en ese ensayo fue de 5,5 mAh/cm², una cifra que se alinea con las celdas comerciales actuales. No obstante, es necesario mantener una perspectiva realista sobre lo que queda por demostrar. Esta prueba se realizó sobre una celda pequeña de apenas dos capas, cuya capacidad calculada ronda entre 0,3 y 0,4 Ah. Esta magnitud está muy lejos de los 5 Ah que entrega la celda piloto QSE-5 de QuantumScape.

El resto de datos publicados también exige prudencia en las interpretaciones. La carga rápida del 10% al 80% en cinco minutos se logró a una tasa de 10C, pero requirió calentar la celda a 80°C, una temperatura muy por encima del preacondicionamiento térmico habitual de cualquier vehículo en la carretera. El funcionamiento en frío a -20°C se demostró reteniendo el 68% de su capacidad ambiente, pero en una celda minúscula de una sola capa de 21 por 21 milímetros y a un régimen de descarga muy lento (C/3). Además, la densidad proyectada de 1.100 Wh/L es una estimación a futuro para cátodos con 10 mAh/cm², basada en un ensayo preliminar realizado en una celda tipo botón durante solo 100 ciclos y a 3 atmósferas.

Más allá de los números de laboratorio, el movimiento encierra una decisión industrial relevante. QuantumScape ofrece Osprey como una plataforma abierta, permitiendo que los fabricantes de automóviles utilicen el cátodo de sulfuro patentado por la compañía o integren sus propios cátodos sólidos desarrollados internamente. QuantumScape asegura haber probado ya celdas funcionales con cátodos suministrados por sus propios clientes del sector automotriz.

Conseguir que el electrolito sólido funcione sin necesidad de empaquetar el coche en una prensa hidráulica es el paso lógico que separa un experimento vistoso de un componente automotriz real. QuantumScape todavía tiene que escalar estas celdas pequeñas de dos capas hacia formatos multicapa de gran capacidad comercial, pero demostrar 1.000 ciclos a presión ambiente marca, por fin, una dirección técnica que tiene sentido en el mundo real.

J.Klein--BP