Día Mundial de la Innovación: reflexiones del Dr. Alexandre Ponrouch sobre la tecnología de las baterías en estado sólido
Este pasado lunes 21 de abril se celebró el Día Mundial de la Innovación, una fecha clave para cerrar esta trilogía de entrevistas por parte del Arval Mobility Observatory. Tras haber explorado en nuestras dos conversaciones anteriores el estado actual de las baterías de estado sólido y su funcionamiento, cerramos esta trilogía con una conversación en profundidad con el Dr. Alexandre Ponrouch, del Instituto de Ciencia de Materiales de Barcelona (ICMAB-CSIC). En esta última entrega, abordamos tanto los avances tecnológicos como los retos que plantea la fabricación, la seguridad y el reciclaje de estas baterías emergentes.
El impacto del pasaporte digital de baterías
Concluimos esta 3ª entrega con un hito legislativo clave para el sector: la aplicación del Reglamento Europeo 2023/1542, que marcará un antes y un después en la forma en que se diseñan, producen y reciclan las baterías. Entre sus principales novedades se encuentra la introducción del pasaporte digital de baterías, obligatorio a partir de 2027 para todas las baterías industriales y de vehículos eléctricos. Este pasaporte garantizará la trazabilidad y la transparencia en todo su ciclo de vida, desde los materiales utilizados hasta su reciclaje, reforzando así la sostenibilidad y la economía circular en el sector. Un paso esencial que sitúa a Europa en la vanguardia de la regulación tecnológica responsable.
Esta conversación ofrece una perspectiva más técnica sobre las claves tecnología. Conoce de la mano del Dr. Ponrouch los avances en la investigación de baterías multivalentes y de estado sólido:
¿En qué proyecto estás involucrado y cuál es tu rol en el ICMAB?
Tras realizar mi doctorado en Montreal trabajando en materiales para supercondensadores y pilas de combustible, me incorporé al ICMAB en 2010 para trabajar en baterías de litio, centrándome en la formulación de electrodos y electrolitos. Poco después, comencé a investigar tecnologías post-litio, especialmente baterías de sodio. Más adelante, iniciamos un proyecto con Toyota para estudiar baterías de calcio, y logramos demostrar la viabilidad de usar calcio metálico como ánodo.
Actualmente lidero varios proyectos financiados por el Consejo Europeo de Investigación (ERC) sobre baterías con ánodos metálicos, abarcando tecnologías basadas en litio, sodio, magnesio y calcio. Nuestro objetivo es aumentar la densidad energética de forma segura.
Uno de los problemas habituales de los ánodos metálicos es la formación de dendritas. ¿Cómo afecta esto a la seguridad?
La formación de dendritas, es decir, el crecimiento de estructuras metálicas irregulares durante la carga puede atravesar el separador y provocar cortocircuitos, con riesgo de incendio. Las baterías de estado sólido, al utilizar electrolitos no inflamables, presentan una mejora significativa en este sentido, aunque aún existen retos tecnológicos por resolver.
¿Tu investigación tiene aplicaciones directas en la movilidad eléctrica?
Sí, aunque se trata de investigación fundamental, las aplicaciones abarcan tanto la movilidad eléctrica como el almacenamiento estacionario. Las baterías multivalentes —como las de calcio o magnesio— ofrecen mayor densidad energética y sostenibilidad, aunque su potencia puede ser inferior a las de litio. Para movilidad, se busca mayor autonomía y velocidad de carga, lo cual exige superar importantes retos en la ingeniería de los electrolitos sólidos.
¿Cuáles son esos retos tecnológicos?
Principalmente mejorar la conductividad iónica del electrolito y reducir su grosor, lo que no es sencillo desde el punto de vista de la fabricación. Las líneas de producción actuales, basadas en procesos tipo roll-to-roll, no son fácilmente adaptables a estas nuevas tecnologías, lo que encarece y ralentiza su escalado industrial. Por eso, muchas empresas están posponiendo sus planes.
¿Qué empresas están apostando por estas tecnologías?
Grandes fabricantes como Toyota, BMW, Volkswagen o LG Chem están invirtiendo recursos en esta dirección. Toyota, por ejemplo, presentó en 2023 un prototipo con batería de estado sólido, aunque ha retrasado su lanzamiento comercial a 2027. El coste de desarrollo y la falta de infraestructuras son todavía barreras importantes.
¿Cómo ves el papel de la regulación europea en este contexto?
Es fundamental. Sin marcos normativos ambiciosos, como la prohibición de vehículos de combustión en 2035, las empresas no harían el esfuerzo de transformar sus modelos productivos. La UE ha impulsado muchas iniciativas, aunque a veces falta coordinación. Es importante mantener una visión a largo plazo y evitar dispersar los recursos.
¿Qué lugar ocupa el hidrógeno en este debate?
Aunque trabajé en celdas de combustible durante mi doctorado, me alejé de ese campo por sus limitaciones. El uso de catalizadores caros como el platino, y la complejidad del almacenamiento y producción del hidrógeno verde, dificultan su competitividad frente a las baterías. Además, mantener dos infraestructuras paralelas —eléctrica e hidrógeno— no es viable en todos los contextos.
¿Es viable fabricar baterías de estado sólido sostenibles en todo su ciclo de vida?
Sí, pero depende del contexto. Empresas como Northvolt están marcando el camino, utilizando energía renovable en la producción. Lo fundamental es que la energía empleada para fabricar las baterías no provenga de fuentes fósiles, ya que eso anula gran parte del beneficio ambiental.
¿Qué papel juega el reciclaje en este ecosistema?
Es clave. El reciclaje de baterías todavía enfrenta muchas dificultades: falta de estandarización, presencia de materiales peligrosos y procesos poco rentables salvo en el caso de materiales como el cobalto o el níquel. Las baterías de estado sólido con electrolitos cerámicos pueden ser más sostenibles, pero también presentan retos técnicos como la vida útil o la resistencia interna.
¿El reciclaje será rentable en el futuro?
Sí, cuando el coste de los materiales supere el del proceso de reciclaje. Si el litio se vuelve más caro, el reciclaje será más atractivo. Pero también debemos vigilar el impacto ambiental del propio proceso, que en algunos casos requiere altas temperaturas y mucho consumo energético.
¿Cree que enviar residuos al espacio podría ser una opción?
Creo que no sería ni viable ni ético. El litio y otros materiales son recursos limitados que debemos recuperar y reutilizar. Tirarlos sería un derroche. Necesitamos estrategias de economía circular bien diseñadas, no soluciones extremas.
¿Qué recomendarías a quienes quieren dedicarse a este sector?
Si el interés está en la producción, hay una gran demanda de personal técnico en las nuevas gigafactorías. Si es en investigación, aconsejo centrarse en tecnologías sostenibles, que no solo busquen rendimiento, sino que permitan mantener un modelo de vida compatible con los límites del planeta.
¿En cinco años crees que habremos superado los principales desafíos de las baterías de estado sólido?
No del todo. Las baterías de litio seguirán siendo dominantes en movilidad eléctrica. Sin embargo, veremos avances en otras tecnologías más sostenibles para almacenamiento estacionario, como las de sodio o calcio.
¿Hay diferencias regionales en estos retos?
Los desafíos son globales. Muchas veces, los ciclos políticos cortos dificultan la planificación a largo plazo. Es importante apostar por una estrategia sostenida y colaborativa entre sectores público y privado.
Europa tiene una oportunidad única de posicionarse como un productor de baterías sostenibles y que podrían encajar con nuevas normativas mucho más estrictas que también serían necesarias. Por ello, deberían estudiarse todas las iniciativas existentes, que deberían recibir mucho más soporte por parte de todos los actores europeos.
Por otro lado, necesitamos un esfuerzo considerable para desarrollar plantas de reciclaje de baterías basadas en procesos sostenibles. Aquí, también la Comisión Europea debería velar por fortalecer y, sobre todo concentrar, los esfuerzos en esta dirección.
