Los dos mayores inconvenientes de los autos eléctricos —autonomía limitada y carga lenta— probablemente persistirán hasta que los fabricantes de baterías puedan resolver el problema de las dendritas.

La solución para ese inconveniente valdrá miles de millones, por eso, una serie de nuevas empresas a menudo respaldadas por fabricantes de automóviles están promocionando sus primeros éxitos. Los inversores pululan alrededor de uno de los pocos competidores que cotizan en bolsa, QuantumScape Corp., que durante un tiempo del año pasado valía más que Ford Motor Co.

En el cuerpo humano, las dendritas son extensiones de nervios que transmiten señales entre las células. En las baterías de iones de litio, son diminutos depósitos de este mineral, tienen forma de agujas que se asemejan a ramas microscópicas de árboles. Estás pueden crecer dentro de las baterías, provocando cortocircuitos o incluso incendios.

Las baterías que se utilizan para los automóviles en la actualidad requieren de una carga más lenta, en parte, por el riesgo de formación de dendríticas. Una carga demasiado rápida puede hacer que estas se acumulen. Debido a que las baterías de QuantumScape parecen haber resuelto este problema, se pueden cargar más rápido.

“Si puede construir una batería mejor, puede construir un automóvil mejor”, dijo el director ejecutivo de esta emergente firma, Jagdeep Singh.

Esa tecnología ha atraído patrocinadores con un gran bolsillo. Volkswagen AG ha invertido US $300 millones en QuantumScape y planea usar sus baterías, cuando estén disponibles comercialmente, dentro de varios años. La empresa con sede en San José, California, y que entró a la bolsa a finales de noviembre después de completar una fusión con una empresa de adquisición con propósitos especiales, también cuenta con el respaldo del fondo de energía limpia de Bill Gates, llamado Breakthrough Energy.

Durante décadas, los investigadores han intentado descubrir cómo crear una batería de iones de litio que no sea propensa a las dendritas, que se forman entre el cátodo y el ánodo de la batería. Una tecnología en la que muchos se han centrado es una batería de estado sólido en la que el electrolito que conduce la corriente eléctrica es un sólido, en lugar de un líquido como se usa en la mayoría de las baterías en la actualidad.

La mayoría de los intentos de construir una batería de estado sólido fallaron por varias razones. El material a menudo era demasiado frágil y propenso a romperse, o no conducía suficiente electricidad. Muchos terminaban siendo vulnerables a las dendritas.

Singh, de QuantumScape, dijo que hace unos cinco años su empresa descubrió un material que podía usar y que cumpliría todos estos desafíos, no formando dendritas. Consiste en una lámina de cerámica sólida y fina como una oblea, que filtra el litio a medida que pasa desde el cátodo de la batería al electrodo negativo. Dijo que la compañía ha pasado los últimos cinco años averiguando cómo producirlo de manera eficiente.

“El avance o la innovación crítica que se necesita es el separador de estado sólido que evita la formación de dendritas de metal de litio”, dijo Singh en una entrevista. Agregó que los datos de prueba sobre las baterías creadas por la empresa muestran que no se han formado dendritas.

Singh se interesó por primera vez en las baterías de iones de litio a fines de la década del 2000, cuando compró un Tesla Roadster, uno de los primeros vehículos eléctricos para el mercado masivo disponibles en los Estados Unidos, dijo que descubrió rápidamente que la autonomía limitada del automóvil se debía a la batería. .

El Sr. Singh renunció a su trabajo como director ejecutivo de una empresa de telecomunicaciones y en 2010 lanzó QuantumScape. Desde el principio, se centró en construir una batería de estado sólido que pudiera cargarse rápidamente y durar más.

“Terminamos pasando por muchas vías diferentes, la mayoría de ellas fueron callejones sin salida, excepto una”, dijo Singh.

La compañía permaneció de manera sigilosa, durante años, hasta diciembre, cuando dio a conocer datos de prueba que mostraban que la batería podía cargar hasta un 80% en solo 15 minutos, en comparación con los 40 minutos de las baterías actuales. La compañía dice que sus baterías están diseñadas para ofrecer una mejora del 80% en alcance.

Las acciones de la compañía se dispararon después del anuncio de diciembre, alcanzando un valor de más de US $40 mil millones. Sin embargo, las acciones han caído más del 50% desde entonces.

Los inversores tienen motivos para ser cautos. La tecnología de esta firma aún está en desarrollo y pueden pasar años antes de que se instale en un vehículo. Las pruebas publicadas fueron de una sola celda. Una batería lo suficientemente grande como para alimentar un automóvil requiere entre varios cientos y más de 1000 celdas.

“Hay muchos pasos que hacer desde donde están ahora, hasta cuando puedan ponerlo en un automóvil y comenzar a conducirlo”, dijo Venkat Srinivasan, director del Centro Colaborativo Argonne para la Ciencia del Almacenamiento de Energía, que estudia baterías de estado sólido.

Otro riesgo: una gran cantidad de competidores bien financiados en la misma carrera por producir una batería de estado sólido comercialmente viable.

La empresa francesa Bolloré utiliza un electrolito de polímero en sus baterías de estado sólido disponibles comercialmente, estas mismas ahora se están produciendo para algunos autobuses grandes fabricados por Daimler AG y otros. Esas baterías requieren mantenerse a temperaturas brutalmente altas de 50 a 80 grados Celsius, o 122 a 175 grados Fahrenheit, lo que limita su utilidad para vehículos personales. Los investigadores de Bolloré están trabajando para reducir ese umbral y esperan tener baterías para autos para el 2026, dijo Fabricio Protti, subdirector ejecutivo de la compañía.

En Solid Power Inc., una empresa emergente del área de Denver derivada de la Universidad de Colorado y respaldada por Ford, Hyundai Motor Co. y BMW AG, está realizando esfuerzos para producir una batería de estado sólido que se pueda fabricar con los mismos equipos y técnicas que se utilizan para producir baterías de iones de litio.

“Si impusiéramos enfoques de fabricación completamente nuevos, nuestras posibilidades de éxito se verían muy limitadas”, dijo Doug Campbell, cofundador y director ejecutivo de Solid Power. “Es escalable porque ya lo han escalado todos”.

La compañía está probando prototipos de celdas del tamaño de un automóvil, con el objetivo de fabricar celdas más grandes en un año y pasarlas para el proceso de producción de un vehículo en el 2025.

Toyota Motor Corp., también ha estado trabajando en una batería de estado sólido durante años, la compañía había planeado mostrar un prototipo funcional el verano pasado en los Juegos Olímpicos de Tokio, pero estos fueron pospuestos.

Tesla, que ha aumentado su inversión en el desarrollo de baterías, no ha dicho que esté trabajando en baterías de estado sólido. En una presentación en septiembre, la compañía dijo que está presionando para mejorar sus baterías de iones de litio convencionales y aumentar la autonomía de sus vehículos en un 54% durante los próximos tres años.