Del ion-litio al estado sólido: el futuro energético que impulsará los coches eléctricos

En este contexto, se está acelerando la transición hacia la denominada movilidad eléctrica, impulsada por estrategias nacionales y marcos regulatorios que promueven la descarbonización, pero también, y, de forma decisiva, por el desarrollo tecnológico de los sistemas almacenamiento electroquímico, las baterías.

Gracias a esta mejora continua cada vez es más frecuente ver vehículos eléctricos (VE) en nuestras carreteras. A nivel mundial, las ventas de estos vehículos van camino de superar los 20 millones de unidades  en 2025, aproximadamente una cuarta parte de todos los automóviles nuevos vendidos en el mundo. En Europa, esta tendencia es creciente, pero se ha moderado en los últimos años, y se prevé que en 2030 las ventas de vehículos eléctricos superen los 10 millones de Euros.

En España, aunque la cuota de mercado del vehículo eléctrico todavía es menor que en otros países europeos, el crecimiento es cada vez más sólido. Según estimaciones recientes, en 2024 el parque nacional acumulaba alrededor de 340.000 vehículos eléctricos (BEV + PHEV). Sin embargo, esta cifra no refleja por sí sola el ritmo actual de adopción: en 2025, las matriculaciones de vehículos electrificados podrían alcanzar cerca del 20 % del total de ventas, lo que supone en torno a 200.000 unidades anuales, según datos de ANFAC y ACEA.

En la actualidad, este mercado está dominado por baterías de ion-litio, sin embargo, se está produciendo un cambio de foco hacia las baterías de estado sólido, una nueva generación que promete superar algunas de las limitaciones de las baterías de litio, especialmente en términos de seguridad, densidad energética y tiempo de recargas sensiblemente menores.

¿Qué son las baterías y cómo funcionan para mover un vehículo eléctrico?

Una batería es un sistema de almacenamiento capaz de transformar energía eléctrica en química y viceversa mediante reacciones electroquímicas. En el caso de los vehículos eléctricos, cumplen la función equivalente al depósito de combustible de un vehículo convencional, almacena la energía necesaria para mover el motor y alimentar alguno de los sistemas del vehículo como la calefacción, aunque es notorio mencionar que gran parte de los sistemas del vehículo siguen alimentándose de la batería de plomo típica de los vehículos convencionales de motor de combustión interna.

Aunque desde fuera parecen un único bloque, una batería se compone por cientos o miles de celdas, y cada una de ellas funciona como un diminuto almacén de energía. Una celda está formada por un cátodo, un ánodo y un electrolito, que permite el movimiento de los iones entre ambos, pero también por un separador, un material poroso que mantiene físicamente aislados el ánodo y el cátodo para evitar cortocircuitos, a la vez que permite el paso de los iones a través de sus poros. Una forma sencilla de imaginarlo es visualizar dos habitaciones conectadas por un pasillo, pero separadas por una celosía muy fina: los electrones no pueden atravesarla, pero los iones sí pueden moverse por ella.

En esencia, una batería funciona separando cargas, es decir, separando partículas cargadas positivamente (iones) de partículas cargadas negativamente (electrones) que tienden de manera natural a permanecer juntas en el cátodo.

Durante el proceso de carga los iones salen del cátodo atravesando el electrolito y el separador y se insertan en el ánodo. Mientras que los electrones se mueven a través de un circuito externo del cátodo hasta el ánodo por la energía eléctrica suministrada por el cargador. Durante el proceso de descarga de la batería se da el proceso inverso y los iones litio pasan del ánodo al cátodo mientras que los electrones pasan del ánodo al cátodo y su energía alimenta al motor.

¿Por qué las baterías de ion-litio dominan el mercado del vehículo eléctrico?

Durante más de una década, las baterías de ion-litio han sido la tecnología de referencia en la movilidad eléctrica. Su éxito se debe a una combinación de factores, ya que, pueden almacenar una gran cantidad de energía en un volumen y peso relativamente reducidos, se recargan con rapidez, presentan una vida útil adecuada y, sobre todo, cuentan con una cadena de producción madura y ampliamente extendida.

Las baterías de ion-litio funcionan utilizando un electrolito líquido, normalmente una solución orgánica, que permite a los iones de litio desplazarse entre el ánodo y el cátodo. Esta arquitectura ha demostrado su eficacia y fiabilidad, y ha permitido que los vehículos eléctricos alcancen autonomías cada vez mayores y precios más competitivos.

Limitaciones de las baterías de ion-litio actuales

Aunque las baterías de ion-litio han sido esenciales para la expansión del vehículo eléctrico, presentan desafíos que condicionan su evolución futura:

1. Seguridad y riesgo térmico: El electrolito líquido que utilizan es inflamable, por lo que en caso de sobrecalentamiento, cortocircuito o daño físico, puede producirse un fenómeno llamado fuga térmica que incendia la batería.
2. Límites de densidad energética: La cantidad de energía que una batería puede almacenar depende de cuánto litio es capaz de intercalar en el ánodo y de la capacidad del cátodo. En las baterías actuales, estos valores están cerca de su límite práctico, lo que dificulta incrementos significativos de autonomía sin aumentar el tamaño o el peso de la batería.
3. Degradación con el uso: Las baterías de ion-litio sufren envejecimiento con cada ciclo de carga y descarga. La degradación se acelera con temperaturas elevadas, cargas rápidas o descargas profundas. Con el tiempo, la capacidad útil disminuye y la autonomía del vehículo se reduce.
4. Dependencia de materiales críticos: Los cátodos suelen emplear elementos como cobalto, níquel o manganeso, cuya extracción presenta retos ambientales, sociales y geopolíticos, al igual que el propio litio. Esta dependencia genera vulnerabilidad en la cadena de suministro y presiona los costes.
5. Complejidad en reciclaje y sostenibilidad: Aunque existen procesos de reciclaje, la recuperación eficiente de materiales valiosos todavía tiene margen de mejora, y la creciente demanda de baterías obliga a replantear estrategias de reutilización y economía circular.

Las baterías de estado sólido como evolución de la electromovilidad

Estas limitaciones han impulsado a la industria, universidades y centros de investigación a desarrollar alternativas que permitan ampliar autonomía, mejorar la seguridad y reducir las velocidades de carga. En este contexto, surge una de las tecnologías más prometedoras: las baterías de estado sólido.

Aunque funcionan bajo los mismos principios electroquímicos que las baterías de ion-litio, introducen un cambio fundamental, sustituyen el electrolito líquido por un electrolito sólido. Este electrolito sólido puede ser cerámico, polimérico o una combinación de ambos tipos.

Este cambio, que a simple vista parece menor, transforma completamente el comportamiento de la batería, ya que el electrolito es una pieza clave en la seguridad, la densidad energética y la durabilidad de la celda.

Uno de los beneficios más relevantes de las baterías de estado sólido es su potencial para aumentar la densidad energética, lo que se traduce directamente en mayor autonomía del vehículo. El electrolito sólido permite utilizar ánodos de litio metálico en lugar de grafito cuya capacidad de almacenamiento de litio es mucho menor.

Según estimaciones de la industria y estudios recogidos por organismos como la AIE, este avance podría aumentar la densidad energética entre un 20 % y un 50 % respecto a las baterías de ion-litio comerciales, y algunos prototipos apuntan incluso a valores superiores en el medio plazo. En términos prácticos, esto podría permitir autonomías significativamente superiores sin necesidad de aumentar el tamaño o peso de la  batería, algo especialmente relevante para turismos y movilidad de mercancías.

El electrolito sólido no es inflamable, lo que reduce de forma drástica el riesgo de fuga térmica. Además, la batería puede soportar temperaturas más elevadas o situaciones de estrés, lo que mejora tanto la seguridad como su vida útil.

En las baterías de ion-litio utilizadas en vehículos eléctricos, las químicas más habituales, como NMC o NCA, suelen ofrecer entre 1.500 y 2.000 ciclos completos antes de descender por debajo del 80 % de su capacidad original. Las químicas LFP, cada vez más presentes en el mercado por su robustez, pueden alcanzar 3.000 a 4.000 ciclos bajo condiciones adecuadas de operación. La literatura científica sugiere que las baterías de estado sólido podrían superar estos valores porque, al no utilizar un electrolito líquido, se evitan muchos de los procesos internos que degrada la batería con el uso.

Además, presentan mayores velocidades de carga debido a la mayor estabilidad térmica y química del electrolito sólido que permite cargas rápidas al admitir corrientes más elevadas siendo capaz de evitar ciertos fenómenos que degradan las baterías Li-ion convencionales. Se esperan velocidades de carga del 10% al 80% en 10-12 minutos lo que acerca los tiempos de carga al de los repostajes de un vehículo convencional.  

También el uso de un electrolito sólido y de ánodos de litio metálico abre nuevas posibilidades en cuanto a materiales, pudiendo reducir la dependencia de cobalto o níquel, aunque siguen sin enfrentar la reducción de dependencia sobre el litio.

Qué pueden esperar los consumidores y la industria en los próximos años

A pesar de su enorme potencial, las baterías de estado sólido aún se encuentran en una fase de desarrollo avanzada, pero no plenamente industrializada. Fabricarlas a gran escala sigue siendo un desafío, especialmente por la dificultad de lograr un contacto estable entre el electrolito sólido y los electrodos, garantizar una conducción iónica suficiente y desarrollar procesos de producción que sean económicamente viables.

Por este motivo, aunque numerosos fabricantes incluyendo a Toyota, BMW o Nissan han anunciado prototipos o líneas piloto, la mayoría sitúa la llegada de las primeras aplicaciones comerciales entre 2027 y2030.

Si bien existen visiones optimistas, las baterías de estado sólido tardarán varios años en alcanzar una presencia significativa en el parque automotor. Algunas estimaciones especializadas prevén que, aunque estas tecnologías comiencen a llegar al mercado antes de 2030, no serán dominantes hasta bien entrada la próxima década o incluso la siguiente, dependiendo de la velocidad a la que se superen los desafíos de producción y coste.

Para los consumidores, esto significa que durante los próximos años es probable ver dos tendencias:

• Vehículos premium y de alto rendimiento incorporarán primero estas baterías debido a su mayor coste inicial y a la necesidad de justificación tecnológica y de marketing.
• A medida que se madure la producción y se reduzcan  los costes, las baterías de estado sólido podrían extenderse progresivamente a segmentos más masivos del mercado.

En paralelo, la industria de baterías y componentes se está reorganizando para poder producir los nuevos materiales y procesos requeridos. Por ejemplo, proyectos industriales como la construcción de plantas de material activo para electrolitos sólidos en Japón apuntan a desarrollar capacidad de producción significativas a mediados de la década, lo cual indica compromiso industrial con este salto tecnológico.

Baterías  de estado sólido, innovación continua

Las baterías de estado sólido representan uno de los avances tecnológicos más prometedores para la próxima generación de vehículos eléctricos. Su diseño, que reemplaza el electrolito líquido por uno sólido, ofrece ventajas claras: mayor densidad energética, seguridad mejorada, ciclos de vida más largos, cargas más cortas y opciones de materiales más sostenibles. Estas mejoras tienen el potencial de reducir las barreras actuales que limitan la adopción masiva de vehículos eléctricos, como la “ansiedad por la autonomía” o los largos tiempos de recarga rápida.

Sin embargo, todavía queda un largo camino entre los prototipos y la producción a gran escala. La fabricación de electrolitos sólidos y su integración con materiales como el litio metálico requiere nuevas tecnologías y procesos de fabricación y cadenas de suministro adaptadas, lo que condiciona la velocidad de su adopción comercial.

Para los consumidores, la próxima década será testigo de las primeras aplicaciones reales de esta tecnología, primero en modelos de gama alta y más adelante en vehículos más asequibles. Para la industria, supone un reto de innovación continua, colaboración global y adaptación de las cadenas de valor. Si los plazos anunciados por los principales actores se cumplen, las baterías de estado sólido podrían transformar la movilidad eléctrica tal como la conocemos, consolidando su papel como pilar de la transición energética hacia un transporte más eficiente, seguro y sostenible.