Las baterías de estado sólido, cada vez más cerca de ser una realidad para los vehículos eléctricos del futuro

La alternativa más sólida a las baterías de iones de litio ampliamente utilizadas, con los beneficios de mayor seguridad, mayor densidad energética, mayor vida útil y carga más rápida, está casi aquí.

Esta prometedora alternativa es Baterías de estado sólido (SSB), que sustituyen los electrolitos líquidos por electrolitos sólidos, eliminando así el riesgo de incendio y permitiendo diseños más compactos, así como Soportando más ciclos de carga antes de la degradación. 

Un Estudio¹ Un equipo de la Universidad de California revisó la tecnología y la encontró capaz de transformar no sólo los autos eléctricos sino también la electrónica de consumo y el almacenamiento de energía. La clave de todo es la química y la ingeniería.

“Al eliminar el líquido y utilizar en su lugar materiales sólidos estables, podemos introducir de forma segura más electricidad en la batería a la vez, sin riesgos de sobrecalentamiento ni incendios”.

– El autor principal Cengiz Ozkan, profesor de ingeniería mecánica en la UCR

A diferencia del líquido de las baterías de iones de litio tradicionales, que se degrada con el tiempo, supone un riesgo de incendio y limita la velocidad de carga, el material sólido utilizado en las baterías de estado sólido ofrece un entorno más estable y seguro, lo que permite una carga más eficiente con menos preocupaciones de seguridad.

Con sus cualidades superiores en comparación con las baterías de iones de litio actuales, las SSB han estado ganando mucho terreno entre las empresas, pero hasta ahora, La tecnología permanece en la etapa de desarrolloAunque no por mucho tiempo más.

Validación en el mundo real: Baterías de estado sólido en vehículos eléctricos (demostración de QS/VW)

Esta semana, el desarrollador de baterías de estado sólido QuantumScape (QS + 12.43%), junto con su socio comercial PowerCo, realizó una demostración en vivo de sus baterías de metal de litio de estado sólido de alta densidad energética alimentando un vehículo.

PowerCo es la división de baterías del Grupo Volkswagen, uno de los principales fabricantes de automóviles del mundo y el mayor de Europa. VW posee marcas como Audi, Bentley, CUPRA, Ducati, Lamborghini, Porsche, SEAT y Škoda. La empresa también produce vehículos comerciales ligeros y vehículos comerciales pesados. como uno MAN y Scania, mientras CARIAD es la unidad de software y tecnología para todos los vehículos del Grupo Volkswagen. 

VW Group y PowerCo son inversores a largo plazo en la tecnología de estado sólido de QuantumScape y han estado probando sus prototipos de células durante años.

Ahora, por primera vez, QuantumScape, PowerCo y Volkswagen Group han presentado la nueva tecnología en IAA Mobility en Múnich, una de las ferias de movilidad más grandes del mundo. 

Al retirar la lámina negra del vehículo, revelaron una motocicleta de carreras Ducati V21L modificada y totalmente eléctrica, que está completamente alimentado por celdas de estado sólido QSE-5.

Las celdas de estado sólido de la motocicleta se ensamblaron utilizando la plataforma de fabricación patentada de QuantumScape (proceso de producción Cobra), que permite un tratamiento térmico más rápido, requiere menos espacio y elimina ciertos pasos de material. El sistema de batería, pionero en su tipo, fue diseñado por especialistas de Audi, específicamente para celdas QS SSB.

La demostración marca un gran logro no sólo para las empresas involucradas, sino también para el sector de vehículos eléctricos (VE), ya que fue la primera vez que las celdas sin ánodo de QuantumScape se trasladaron de la planta de fabricación a un vehículo real para que el mundo lo viera.

“Hoy hemos cruzado el umbral de la posibilidad a la realidad”.

– Dr. Siva Sivaram, director ejecutivo y presidente de QuantumScape

La asociación de la empresa con PowerCo, señaló, posiciona a QuantumScape para escalar su tecnología transformadora a la producción de gigavatios-hora (GWh), y juntos "ayudarán a marcar el comienzo de una nueva era de transporte electrificado".

Según Mayo Clinic anuncio oficialLa primera demostración en vivo del mundo de baterías de litio-metal de estado sólido QS que alimentan un vehículo eléctrico representa un avance significativo en la tecnología de baterías y un gran paso hacia la comercialización de vehículos eléctricos de estado sólido.

Con esta tecnología, el objetivo es ayudar a impulsar la revolución de los vehículos eléctricos, que según Frank Blome, director ejecutivo de PowerCo, "es la mayor transformación que la industria automotriz haya visto jamás". 

Los SSB redefinirán lo que es posible para los vehículos premium de alto rendimiento y la demostración es solo el comienzo, agregó.

Hoja de ruta de QuantumScape desde el prototipo hasta la producción

Dado que las baterías de iones de litio tradicionales están alcanzando los límites de su posible densidad energética y seguridad a medida que los dispositivos electrónicos portátiles, los vehículos eléctricos y las redes de energía renovable se vuelven más comunes y exigentes, QuantumScape ha recurrido a baterías de estado sólido para proporcionar una mayor densidad energética, una carga más rápida y una seguridad mejorada. para apoyar La transición hacia un futuro con bajas emisiones de carbono.

Actualmente lidera la carrera mundial en el desarrollo de baterías de estado sólido y está listo para llevar sus celdas de estado sólido completas al mercado de vehículos eléctricos a gran escala en un futuro cercano.

La reciente demostración de su tecnología al mundo disparó el precio de las acciones de la compañía con una capitalización bursátil de 5 mil millones de dólares. Al momento de escribir este artículo, QS cotiza a 8.85 dólares, un enorme aumento del 70.52 % en lo que va del año, aunque aún está lejos de su máximo histórico (ATH) de 132.73 dólares alcanzado a finales de 2020. 

QuantumScape tiene un EPS (TTM) de -0.91 y un P/E (TTM) de -9.76.

En cuanto a las perspectivas financieras, informó gastos de capital de $8.3 millones en el segundo trimestre de 2. Los gastos respaldaron principalmente la compra de instalaciones y equipos mientras QuantumScape se preparaba para la producción de muestras QSE-2025 B5 de mayor volumen durante este período.

Sus gastos operativos GAAP fueron de 123.6 millones de dólares, la pérdida neta GAAP fue de 114.7 millones de dólares y la pérdida EBITDA ajustada fue de 63 millones de dólares.

La compañía cerró el trimestre con 797.5 millones de dólares en liquidez y extendió su previsión de liquidez hasta 2029.

QuantumScape espera enviar pronto sus células de muestra para pruebas, con producción comercial esperado empezar in Los próximos años, Dependiendo de escalamiento de fabricación y aprobaciones regulatorias.

La celda de muestra B denominada QSE-5 es el primer producto comercial planificado de QuantumScape, que esta diseñado para satisfacer la necesidad del sector de vehículos eléctricos de baterías que deben destacar en cinco métricas cruciales de rendimiento de batería: rentabilidad, densidad energética, velocidad de carga, seguridad y vida útil.

La innovación radica en el diseño de celda sin ánodo, que simplifica la fabricación y reduce los costos de material, a la vez que ofrece una alta densidad energética. En combinación con separadores avanzados, este diseño proporciona a QuantumScape ventajas en seguridad y eficiencia. 

Se ha sustituido el separador orgánico por un separador de estado sólido no inflamable ni combustible que proporciona mayor seguridad. Al mismo tiempo, la eliminación del material de grafito/silicio del ánodo anfitrión aumenta las densidades de energía volumétrica y gravimétrica.

QuantumScape afirma que su tecnología QS tiene un 844 Wh / L densidad de energía y 10C descarga continua. Además, la batería de estado sólido de litio-metal tarda poco más de 12 minutos (12.2 min) en cargarse del 10 al 80 %.

Si la tecnología se escala con éxito, podría convertirse en un estándar para los vehículos eléctricos de próxima generación, así como para otras soluciones de almacenamiento de energía. El estreno mundial de la tecnología este mes marca un a lo grande hito hacia ese objetivo, que viene después una serie de logros.

Escalamiento de QSE-5: De las líneas piloto a la fabricación de GWh

Para implementar el QSE-5 en los vehículos eléctricos del mundo real lo antes posible, QuantumScape y PowerCo llevan tres años colaborando. Esta colaboración combina el talento de QuantumScape con la experiencia en fabricación de PowerCo.

Hace apenas unos meses, ambos ampliaron su asociación estratégica para acelerar el desarrollo de la batería QSE-5, que actualmente se fabrica en la línea piloto de QuantumScape en San José, lo que marca un gran paso adelante en la industrialización de la tecnología SSB.

Este fue el resultado de un acuerdo al que llegaron ambos el año pasado, según el cual QuantumScape le dio a PowerCo una licencia no exclusiva para producir en masa la tecnología de estado sólido. 

Esto permite a PowerCo producir hasta 5 GWh de células basadas en QSE-5 anualmente, además de los 40 GWh previamente acordados, con la opción de ampliar hasta 80 GWh, incluso para clientes fuera del Grupo VW. La capacidad ampliada es según se informa suficiente para equipar alrededor de un millón de vehículos eléctricos con tecnología de estado sólido por año. El acuerdo también le otorga el derecho a licenciar determinadas tecnologías futuras de QS.

Como resultado, PowerCo contribuirá con 131 millones de dólares adicionales durante los próximos dos años a cambio de que QuantumScape priorice las células QSE-5. El capital ayudará a QS en escalamiento Su fabricación y fabricación entregas de prototipos de células de mayor volumen a la empresa de baterías.

QS puso a disposición del Grupo Volkswagen sus celdas de estado sólido de 24 capas para pruebas en diciembre de 2022. Al año siguiente, informó haber superado los objetivos de rendimiento durante las pruebas. A principios del año pasado, PowerCo también realizó sus propias pruebas de resistencia con celdas QS y reportó resultados muy alentadores.

La división de baterías del Grupo Volkswagen confirmó que las celdas de batería de estado sólido de QS lograron más de 1,000 ciclos de carga con una retención de capacidad de más del 95%. 

Los exámenes se llevaron a cabo En los laboratorios de baterías de PowerCo en Salzgitter, Alemania. Las pruebas demostraron que un coche eléctrico con una autonomía WLTP de 500-600 km (311-373 millas) equipado con celdas QS puede recorrer unos 500,000 kilómetros (más de 310,000 millas) sin perder autonomía.

Con estos impresionantes resultados, Volkswagen aspira a convertirse en “un impulsor tecnológico global en la industria automotriz”, pero aún queda un largo camino por recorrer antes de poder comercializar una solución comercializable.

Eso podría llevar el resto de la década a pesar del reciente y prometedor desempeño. Esto se debe a que La primera motocicleta eléctrica presentada en el IAA Mobility fue ampliamente modificada con el sistema de batería diseñado específicamente para adaptarse a las necesidades de las baterías de estado sólido, lo que permite a la Ducati estar equipado con hasta 980 celdas QSE-5.

Sin embargo, Volkswagen se compromete a llevarlo a cabo y dará el siguiente paso hacia la producción en serie, afirmó Thomas Schmall, miembro del Consejo de Administración del Grupo para Tecnología. Dado que el concepto de celda unificada de Volkswagen ya es compatible con las celdas QS, la atención se centrará ahora en perfeccionar y escalar los procesos de fabricación.

Schmall señaló que con su nueva celda unificada interna, "han creado la combinación perfecta", ya que está "preparada para estado sólido" y permite una rápida transferencia de tecnología a los vehículos de la empresa, tan pronto como la batería de estado sólido esté lista.

Listo para hacer su debut en los próximos coches eléctricos pequeños de VW, Cupra y Skoda, la celda unificada tiene una densidad energética de alrededor de 660 Wh/l y un diseño completamente nuevo donde las celdas se instalan directamente en el paquete.

En el evento, Volkswagen afirmó que la célula unificada ser usado En el futuro, se utilizará hasta en el 80 % de sus propios vehículos eléctricos. Si bien el tipo de celda se mantendrá, su composición química podría variar, lo que le permitirá equiparse con diversas composiciones químicas, desde celdas de fase líquida (LFP) e iones de sodio hasta celdas de núcleo de silicio (NMC) y de estado sólido. 

PowerCo y QuantumScape trabajan actualmente en la integración de tecnología de estado sólido en la celda unitaria y, por consiguiente, en el automóvil. Al mismo tiempo, Se desarrollará una motocicleta lista para competir para probar en la pista de carreras. 

La carrera mundial hacia avances en SSB

Volkswagen claramente está dando grandes pasos para liderar la tecnología de baterías de estado sólido, pero no está solo en este esfuerzo. Esta semana, Mercedes-Benz también... anunció registros propios.

Un Mercedes EQS ligeramente modificado, equipado con una batería de estado sólido, recorrió una distancia de 1,205 km (748.7 millas) con una sola carga. Tras viajar de Stuttgart (Alemania) a Malmö (Suecia), aún le quedaban 137 km (85.12 millas) de autonomía. 

Este nuevo récord superó en tres kilómetros el anterior, establecido por el Vision EQXX. Las pruebas en carretera forman parte del exhaustivo programa de validación de la compañía para la tecnología de baterías de estado sólido en condiciones reales en la vía pública.

La batería de estado sólido es un verdadero punto de inflexión para la movilidad eléctrica. Con el éxito del EQS en largas distancias, demostramos que esta tecnología funciona no solo en el laboratorio, sino también en la carretera. Nuestro objetivo es llevar innovaciones como esta a la producción en serie para finales de la década y ofrecer a nuestros clientes un nuevo nivel de autonomía y confort.

– Markus Schäfer, miembro del Consejo de Administración de Mercedes‑Benz Group AG, director de Tecnología, Desarrollo y Adquisiciones

Para su batería, Factorial Energy proporcionó a la empresa celdas de metal de litio que se basan sobre la tecnología del sistema electrolítico factorial.
Desliza para desplazarte →

El Copropiedad de Porsche La empresa croata Rimac es otra Uno para exhibir que los SSB pueden aumentar la potencia, reducir peso, y solve Los problemas de autonomía que enfrentan las baterías actuales. la nueva bateria es desarrollado en colaboración con Mitsubishi Chemical Group y ProLogium.

Presentado en la IAA Mobility 2025 de Múnich, Rimac afirma que su batería SSB de celdas tipo bolsa tiene una densidad de potencia de 1,000 vatios por libra, pesa 847 libras y retiene más del 95 % de su energía a -20 grados Celsius (-7 F).

Entre otros que trabajan en el avance de la tecnología se encuentra Toyota (TM -0.76%), que reveló por primera vez el primer prototipo de vehículo eléctrico del mundo que funcionaba con SSB en 2020, solo para compartir un par de años después que es más probable que un híbrido de Toyota tenga un SSB que un vehículo eléctrico.

La marca automotriz más vendida a nivel mundial espera comenzar la producción en masa de su primera batería de estado sólido para 2027-2028. Toyota reclamaciones que su batería de estado sólido proporcionará un aumento del 20% en la autonomía de crucero y podría cargarse del 10 al 80% en menos de 10 minutos.

Luego está Honda (HMC -1.27%), cuya línea de producción piloto de baterías de estado sólido ya está en funcionamiento. Ubicada en Sakura, Japón, el fabricante de automóviles ha invertido cerca de 43 290 millones de yenes (unos XNUMX millones de dólares) en las instalaciones para impulsar el desarrollo de baterías para vehículos eléctricos de próxima generación. 

Sus células de estado sólido, según Honda, podrían potentially sería un 25% más barata, un 35% más ligera y un 50% más pequeña que las baterías de iones de litio actuales. El fabricante de automóviles japonés pretende iniciar la producción en masa de baterías de estado sólido (ASSB) en la segunda mitad de esta década.

Los $ 46.8 bln tapa del mercado Ford (F -0.68%) es otro fabricante de automóviles que sea Desarrollando activamente baterías de estado sólido. Para sus iniciativas SSB, Ford se ha asociado con la startup Solid Power.

La empresa invirtió por primera vez en Solid Power en 2019 antes de hacer una inversión de capital adicional en 2021 para ayuda Acelerar el desarrollo de la tecnología. En esa ronda de inversión también participó BMW Group, que se convirtió en accionista igualitario junto con Ford.

“Las baterías de estado sólido son muy prometedoras”, señaló el fabricante de automóviles en ese momento, y agregó: “También pueden fabricarse en las líneas de baterías de iones de litio actuales, lo que permitiría a Ford reutilizar aproximadamente el 70 por ciento de su inversión de capital en líneas de fabricación de iones de litio”.

SK On, socio de Ford EV, también investiga esta tecnología con varias universidades e instituciones coreanas. Desarrolla dos tipos de ASSB: uno con un compuesto de polímero-óxido y el otro a base de sulfuro. Se espera que sus prototipos comerciales estén disponibles hasta 2027 y 2029, respectivamente.

Mientras tanto, la empresa tecnológica china Huawei informó de un avance que... es basado En una batería de silicio amorfo de sulfuro dopado con nitrógeno. Puede alcanzar densidades energéticas de entre 400 y 500 Wh/kg, lo que supone entre dos y tres veces más que las baterías convencionales de iones de litio para vehículos eléctricos.

La batería de estado sólido para vehículos eléctricos de Huawei promete una autonomía de hasta 3,000 kilómetros (1864 millas) con una sola carga. Además, tiene la capacidad de estar completamente recargado en cinco minutos.

Conclusión

Las baterías de estado sólido (SSB) prometen revolucionar la forma en que alimentamos vehículos eléctricos (VE), electrónica de consumo y sistemas de energía renovable. Gracias a su mayor densidad energética, mayor velocidad de carga, mayor seguridad y mayor vida útil, las convierten en las sucesoras ideales de la tecnología de iones de litio. 

Pero a pesar de las inversiones de miles de millones de dólares de los gigantes de la industria, persisten obstáculos importantes. Desde la reducción de costos hasta la ampliación de la fabricación y la garantía de la fiabilidad a largo plazo en la carretera, los desafíos persisten. Y es por eso que las celdas de estado sólido aún se encuentran en gran parte en la fase de desarrollo, requiriendo extensas pruebas y validación antes de que puedan... ser desplegado en el mundo real a escala.

Sin embargo, los últimos avances pintan un panorama prometedor. Las demostraciones en vivo de QuantumScape, las pruebas de resistencia de PowerCo y los récords de larga distancia de Mercedes-Benz indican que la industria finalmente está acercándose a superar estas barreras.

Así, a medida que crecen las asociaciones, se expanden las líneas de producción piloto y siguen surgiendo diseños innovadores, las baterías de estado sólido parecen estar listas para convertirse en algo común en esta década, abriendo una nueva era de movilidad eléctrica y soluciones de energía sostenible.

Haga clic aquí para obtener una lista de las principales acciones de baterías de estado sólido que debe tener en cuenta.

Referencias:

1. Shang, R., Nelson, T., Nguyen, TV, Nelson, C., Antony, H., Abaoag, B., Ozkan, M. y Ozkan, CS (2025). Revisión exhaustiva de baterías de litio de estado sólido: Características de carga rápida y diagnóstico en funcionamiento. Diario de fuentes de energía, (Versión de registro), publicada el 12 de junio de 2025. Recibida el 26 de febrero de 2025; revisada el 21 de abril de 2025; aceptada el 9 de junio de 2025. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2025.235056