Producción de baterías de estado sólido en ProLogium

Representación de la futura planta de ProLogium en Dunkerque (Foto: ProLogium)

Las baterías de iones de litio, en todas sus diversas combinaciones químicas, se han vuelto omnipresentes en todo el mundo. Desde dispositivos portátiles hasta automóviles y camiones, si tienen una batería, probablemente usen una fórmula a base de litio.

Estas baterías han experimentado mejoras significativas, pero persisten problemas. Las temperaturas extremas de frío y calor pueden afectar el rendimiento y la seguridad, mientras que la densidad energética máxima está limitada a unos 250 vatios-hora (Wh) por kilogramo. Por lo tanto, un vehículo de pasajeros eléctrico necesita transportar unos 500 kg de celdas de iones de litio y hardware de soporte.

Las baterías de iones de litio reciben este nombre debido a las sales líquidas de litio que se utilizan como electrolito. Este es el medio que permite el paso de iones cargados y descargados entre el ánodo y el cátodo. Para evitar que los electrones libres realicen el mismo recorrido, cada celda cuenta con un separador. Si esta barrera se degrada o se perfora, puede propiciar una fuga térmica.

Como su nombre indica, las baterías de estado sólido sustituyen el electrolito líquido por un medio sólido. Fabricado en cerámica, vidrio o plástico, este actúa como un separador entre los dos electrodos. Gracias a la resistencia de esta capa, es posible sustituir el ánodo de grafito de una celda de iones de litio por uno de litio (u otro material de alto rendimiento), que puede ofrecer una mayor densidad energética (+/- 400 Wh/kg).

El electrolito sólido también puede soportar temperaturas mucho más altas, lo que significa que las baterías de estado sólido pueden recargarse a velocidades significativamente mayores, lo que se traduce en un tiempo de recarga más corto. Además, la capacidad de la celda para almacenar energía se degrada más lentamente, lo que significa que pueden gestionar muchos más ciclos de carga/descarga que una batería equivalente de iones de litio.

Pero hay un inconveniente: si bien ofrecen claras ventajas sobre las celdas de iones de litio, las baterías de estado sólido son caras y difíciles de fabricar a gran escala. Esto se debe a que las capas que componen el electrolito sólido se expanden y contraen al calentarse y enfriarse, desalineándolas y afectando su rendimiento.

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Entonces, con todo esto en mente, el ganador de la carrera de las baterías de estado sólido será el primero en perfeccionar la fabricación en volumen del electrolito sólido en capas hasta donde pueda soportar cambios de temperatura sin que el núcleo se deforme.

En septiembre de 2025, en el evento IAA Mobility en Múnich, Alemania, Vincent Yang, fundador y director ejecutivo de ProLogium Technology, anunció que después de dos décadas de I+D, la empresa estaba lista para presentar su batería de cerámica de litio de estado sólido totalmente inorgánica superfluidizada Gen4.

“Este no es solo un concepto de laboratorio, sino un sistema verificado y de producción en masa”, afirmó Yang, quien continuó: “Sus principales innovaciones son nuestro electrolito SF-Ceramion patentado, el ánodo 100 % de silicio y el separador 100 % cerámico, que juntos definen un nuevo estándar para las baterías de próxima generación”.

Selección del sitio

Hasta el anuncio de Yang sobre las baterías Gen4, ProLogium continuaba la investigación y producción de celdas de batería en su planta de Taiwán. Sin embargo, gracias a nuevas fuentes de inversión, llegó el momento de llevar la tecnología más avanzada de la compañía a nuevos mercados.

Entre los invitados a la ceremonia de inicio de obras de ProLogium se encontraban ministros de alto rango del gobierno francés (Foto: Power Progress)

En un día lluvioso y ventoso de febrero de este año, ministros del gobierno francés y otros invitados se reunieron para presenciar la ceremonia de colocación de la primera piedra de la nueva gigafábrica de celdas de baterías de estado sólido ProLogium. Ubicada cerca de Dunkerque, en el norte de Francia, la empresa aspira a una producción de 4 GWh a partir de 2028.

Catherine Sung, directora de Estrategia Global y Operaciones en Francia de ProLogium, ofreció más detalles sobre la selección del sitio.

La nueva planta tenía que estar en Europa, ya que teníamos importantes inversores en el proyecto que querían la gigafábrica más cerca de sus propias instalaciones. Al principio, teníamos unos 90 emplazamientos en consideración. De ellos, seleccionamos cinco posibles ubicaciones, incluyendo Dunkerque.

La clave para la selección final de Dunkerque fue la disponibilidad de suficiente energía, así como la generación de energía mediante tecnología limpia. Esto contribuirá a reducir aún más la huella de carbono del fabricante de baterías.

El sitio de ProLogium en Dunkerque, Francia, está junto a la terminal portuaria (Foto: ProLogium)

"Por supuesto, el puerto de Dunkerque está muy cerca", continuó Sung. Las operaciones de contenedores eran claramente visibles desde las instalaciones de ProLogium. "Podemos usar esa conexión para importar materiales y exportar células terminadas, lo que nos ayudará a optimizar nuestra logística". Añadió que los clientes estarán ubicados en Europa, Asia y Estados Unidos.

Planes de producción

La producción en masa de una generación anterior de celdas de batería ProLogium comenzó en 2013 en Taiwán. En aquel entonces, estas celdas se destinaban principalmente a la electrónica de consumo y otros campos, incluyendo aplicaciones médicas, ya que su alto nivel de seguridad las hacía idóneas para su uso en proximidad al paciente.

“A partir de este momento, comenzamos a mejorar nuestra tecnología de producción”, dice Sung. “Pasamos de producir celdas hoja por hoja a un método rollo a rollo. Presentamos la primera versión de este método en 2017”.

Sung explica que el método de rollo a rollo se basa en la naturaleza física del electrolito sólido utilizado en las baterías de estado sólido, que, si bien es sólido, presenta cierta flexibilidad. «Esta flexibilidad del material del electrolito facilita la producción de rollo a rollo y, a su vez, es crucial para la producción en masa», afirma.

Otro elemento que facilita la producción de celdas en volumen es la tecnología Logithium, desarrollada por ProLogium. La función principal del sistema se describe como una "estructura única de separación adhesiva del marco que mejora el rendimiento de la batería y previene cortocircuitos". Además, el sistema puede ayudar a alinear las capas de electrolito y a conectar correctamente el ánodo y el cátodo.

Sistema de rollo a rollo en la planta de ProLogium en Taoke, Taiwán (Foto: ProLogium)

Las celdas individuales de la batería se conectan mediante un método bipolar que conecta el ánodo de una celda con el cátodo de otra. El diseño minimiza el material inactivo, a la vez que aumenta la densidad energética y la conductividad para, en última instancia, proporcionar un mayor voltaje. Los desafíos incluyen la gestión de la resistencia de la interfaz y la garantía de la estabilidad mecánica.

“Con las baterías convencionales, el cableado es completamente externo”, explica Sung. “Con el método bipolar, el cableado es mínimo. En realidad, solo es necesario tocar las celdas. Por eso, el sistema Logithium es la base de nuestra tecnología. Es lo que permite el diseño bipolar”.

Otra parte de la solución es el separador; como señaló Yang en su presentación en la IAA, en lugar de plástico, las celdas producidas por ProLogium utilizan un material cerámico. Esta barrera posee una resistencia mecánica superior y, combinada con una excelente estabilidad térmica, la probabilidad de cortocircuito es prácticamente nula.

A diferencia de otras celdas que utilizan un electrolito sólido a base de sulfuro, la batería de estado sólido de ProLogium no necesita presión externa para su producción ni funcionamiento. En cambio, el proceso de laminación depende de la temperatura para lograr la adhesión necesaria. Esto crea la interfaz entre la base del electrolito y lo que Sung describe como "el material activo". Al preguntársele qué es, se niega a responder, ya que es propiedad de ProLogium.

Si bien no requiere presión, el electrolito requiere una sala seca para el ensamblaje del núcleo. Esto se debe a que la humedad presente durante el proceso de estratificación puede afectar la calidad del producto final. Por lo tanto, como señala Sung, se ha invertido una inversión considerable en la creación de una sala seca y un equipo de ensamblaje adecuado.

Flexibilidad mediante la automatización

Tras introducir la producción rollo a rollo en 2017, la planta de ProLogium en Taiwán alcanzó en 2024 la marca de producción anual de gigavatios. Según Sung, esta tecnología se replicará en la planta de Dunkerque.

“La planta estará casi 100% automatizada”, afirma. “Cargaremos y descargaremos los rollos manualmente, pero casi todas las demás operaciones se realizarán con algún nivel de automatización”.

Vincent Yang habla en la ceremonia inaugural de la nueva planta de ProLogium (Foto: Power Progress)

La automatización también contribuye a la flexibilidad de la producción. ProLogium fabricará celdas de estado sólido de diversos tamaños según las necesidades del cliente, por lo que la capacidad de adaptar los procesos automatizados para la entrega de dichas celdas es fundamental para el modelo de negocio.

"Vamos a explorar oportunidades en diversos mercados", añade. "Trabajaremos con fabricantes de equipos originales (OEM) de vehículos eléctricos, pero también con empresas que producen sistemas de almacenamiento de baterías eléctricas, aplicaciones aeroespaciales y posiblemente también robótica".

Al planificar la línea de producción de Dunkerque, Sung afirma que habrá oportunidades para combinar aún más las operaciones y los procesos en función de la tecnología y la capacidad. Esto, junto con otros factores, ayudará a ProLogium a alcanzar su primer objetivo de producir 4 GW de almacenamiento en baterías, lo que, según Sung, equivale a entre 40.000 y 50.000 celdas individuales de diversas capacidades.