Este artículo analiza cómo las baterías de estado sólido y la EIS integrada en el BMS amplían la ventana térmica hasta 50–70 ºC, refuerzan la seguridad predictiva y reducen el BoS en sistemas BESS.
A medida que los sistemas energéticos globales transicionan hacia una mayor cuota de renovables, la demanda de sistemas de almacenamiento (BESS) resilientes y eficientes es más crítica que nunca. Este artículo explora el potencial disruptivo de las baterías de estado sólido (SSB) combinadas con la Espectroscopía de Impedancia Electroquímica (EIS) integrada en el BMS. A diferencia de las tecnologías convencionales de litio-ion, la tecnología SSB demuestra un excelente comportamiento a la vez que seguro en ventanas de temperatura más amplias que el litio convencional con tolerancia a operar en régimen permanente en el rango de 50 °C a 70 °C, permitiendo una sinergia térmica con las aplicaciones como la electrónica de potencia lo que da lugar a una simplificación radical del Balance del Sistema (BoS). El adecuado diseño del sistema de seguridad Estado de Seguridad (SoS) y la detección precoz de modos de degradación inductores de situaciones de explosión o fuego aconseja una integración de nuevos sistemas de diagnóstico adaptados a las especificidades de estas nuevas químicas, este enfoque garantiza el cumplimiento de la IEC 62619 mientras optimiza el Coste Total de Propiedad (TCO). Además, el uso de los registros de EIS como input para el "pasaporte digital" incluido dentro del marco regulatorio europeo, elimina las barreras de diagnóstico para aplicaciones de segunda vida, asegurando un ciclo de vida circular y rentable.
1. Introducción
La descarbonización de la red eléctrica y la electrificación industrial han transformado el almacenamiento de energía en un pilar estructural. Sin embargo, las limitaciones de las tecnologías actuales de litio-ion conviven con desafíos en gestión térmica y seguridad. La emergencia de las baterías de estado sólido (SSB), junto con sistemas de gestión avanzados basados en EIS, redefine el diseño de los BESS, optimizando el CAPEX y el OPEX mediante la simplificación del Balance of System (BoS).
2. Familias tecnológicas y adaptación al caso de uso
La selección de la química de estado sólido permite alinear el hardware con el requisito operacional:
3. Robustez térmica y sinergia con la electrónica de potencia
En un BESS convencional, el mantenimiento de las celdas entre 15 °C y 35 °C obliga a aislar térmicamente las baterías de la electrónica de potencia, que opera eficientemente cerca de los 60 °C.
El estado sólido permite una convergencia térmica disruptiva. Al tolerar hasta 70 °C, las celdas SSB pueden coexistir en el mismo entorno térmico que los inversores. Esta "simbiosis" permite diseñar sistemas ultra-compactos y abre un nicho de aplicaciones en entornos confinados donde las baterías de electrolito orgánico no pueden ser prescritas por riesgo de incendio o degradación.
4. Densidad energética y optimización del BoS
La expectativa de mejora en la densidad energética de las SSB (proyectada sobre los 400-500 Wh/kg), unida a la eliminación de componentes de refrigeración pesados, reduce drásticamente la huella logística. Menos volumen de batería y menos equipo auxiliar se traducen en un ahorro directo en obra civil y transporte.
5. Inteligencia a nivel de celda: BMS con EIS integrada
La integración de la EIS permite monitorizar la salud electroquímica de cada celda individualmente:
6. State of Safety (SoS) y detección de modos de degradación
Bajo el marco de la norma IEC 62619, la combinación de SSB y EIS permite un State of Safety (SoS) predictivo:
7. Sostenibilidad y Economía Circular: El "Pasaporte Digital"
El registro histórico de los valores de EIS actúa como un "pasaporte digital". Al registrar las prestaciones fisicoquímicas continuamente, se eliminan los costes de diagnóstico al final de la vida útil, facilitando la reutilización inmediata en aplicaciones de segunda vida o un reciclaje de alta precisión. Estos registros facilitan el cumplimiento de los requisitos definidos dentro del marco regulatorio europeo (Reglamento (UE) 2023/1542).
8. Análisis Económico: El Umbral de Rentabilidad del TCO
Aunque el coste inicial de la celda SSB pudiese ser superior, el Total Cost of Ownership (TCO) puede ser más favorable a largo plazo. El concepto Solid State + EIS podría alcanzar el punto de equilibrio (break-even) antes de finalizar su vida útil. El ahorro en CAPEX (BoS simplificado) y OPEX (mayor eficiencia energética y menor mantenimiento) podría generar una rentabilidad neta superior a partir de ese hito si finalmente las baterías de estado sólido acaban compitiendo de forma razonable con el litio convencional
9. Conclusión
La integración del estado sólido puede redefinir la resiliencia energética. Su capacidad para operar en ventanas de temperatura más amplias que el litio convencional con tolerancia a operar de forma segura en régimen permanente en el rango de 50°C a 70°C, permitiendo una sinergia térmica con las aplicaciones como la electrónica de potencia, lo que da lugar a una simplificación radical del Balance del Sistema (BoS) . Sumado esto a una densidad energética superior, posiciona a esta tecnología como la única solución viable para aplicaciones críticas y compactas, garantizando un ciclo de vida rentable y seguro bajo los estándares de la IEC 62619.
Dentro de esta línea de trabajo, Basquevolt y BCARE, en el marco del proyecto ASTRA-CC, han colaborado en el desarrollo de un primer demostrador tecnológico orientado a explorar y validar una nueva aproximación al almacenamiento energético.
Este trabajo conjunto ha permitido integrar celdas de estado sólido desarrolladas por Basquevolt con técnicas de diagnóstico y sensorización basadas en espectroscopía de impedancia electroquímica (EIS), aportadas por BCARE. El demostrador constituye una base experimental para analizar el comportamiento de este tipo de celdas y evaluar el potencial de las técnicas EIS para la monitorización del estado, la caracterización y el diagnóstico avanzado de sistemas de almacenamiento.
La actividad se enmarca en el proyecto de I+D ASTRA-CC, liderado por I-DE Redes Eléctricas Inteligentes (Grupo Iberdrola) y apoyado por el programa HAZITEK del Gobierno Vasco, y se orienta a generar conocimiento técnico que contribuya al desarrollo de soluciones de almacenamiento para aplicaciones estacionarias y redes eléctricas en corriente continua, combinando tecnologías de celda de nueva generación con herramientas avanzadas de análisis y sensorización.