El consorcio SOLiDIFY, coordinado por el instituto de investigación imec, en colaboración con 13 socios europeos, ha anunciado el desarrollo de una batería de metal-litio de estado sólido de alto rendimiento.
Este avance representa un paso importante hacia la creación de una cadena de valor de baterías sostenible y competitiva en Europa. El prototipo de celda en formato pouch, fabricado en el moderno laboratorio de ensamblaje de baterías de EnergyVille, en Bélgica, cuenta con un electrolito sólido procesado mediante una técnica innovadora de «líquido a sólido», desarrollado en conjunto por imec y sus socios. Esta celda presenta una impresionante densidad energética de 1070 Wh/L, en comparación con los 800 Wh/L que ofrecen las baterías de ion-litio más avanzadas en la actualidad.
El proceso de fabricación de esta batería, que es rentable y adaptable a las líneas de producción de baterías de ion-litio existentes, marca un hito hacia la comercialización de baterías de estado sólido de litio para su uso en la electromovilidad.
Un impulso hacia una movilidad más sostenible
La creciente preocupación por el cambio climático y la reducción de emisiones de carbono ha fomentado el uso de vehículos eléctricos (VE). Sin embargo, el reto de extender la autonomía de los vehículos y reducir los tiempos de carga resalta la necesidad de baterías de alto rendimiento. Es crucial que estas baterías sean también asequibles, dado que actualmente representan casi la mitad del costo total de un vehículo eléctrico. Por tanto, los materiales que se emplean en su fabricación juegan un papel determinante en su rendimiento y precio.
Las baterías de estado sólido, que utilizan un electrolito sólido en lugar del electrolito líquido presente en las baterías de ion-litio convencionales, ofrecen varias ventajas. Entre ellas, destacan una mayor densidad energética y una menor susceptibilidad a incendios. El aumento de la densidad energética se debe en parte a la introducción de un ánodo delgado de metal-litio, en combinación con un electrolito sólido igualmente delgado. Sin embargo, hasta ahora, desarrollar una arquitectura rentable para la producción en masa de estas baterías ha sido un desafío difícil de superar.
Avances del proyecto SOLiDIFY
Gracias al proyecto SOLiDIFY, imec y sus socios han logrado superar varios obstáculos para desarrollar un prototipo de batería de metal-litio con electrolito sólido de alto rendimiento. La celda en formato pouch fabricada en EnergyVille alcanzó una densidad energética de 1070 Wh/L, lo que representa una mejora notable frente a los 800 Wh/L de las tecnologías de ion-litio actuales. Además, el proceso de fabricación puede realizarse a temperatura ambiente, es adaptable a las líneas de producción de baterías existentes y tiene un coste proyectado inferior a los 150 €/kWh, lo que hace que su industrialización sea más factible.
Este logro ha sido posible gracias a una cuidadosa evaluación y optimización de nuevos materiales y recubrimientos avanzados proporcionados por los socios del consorcio. En particular, el electrolito sólido del prototipo está compuesto por un nanocompuesto basado en un líquido iónico polimerizado (PIL) dopado, lo que permite una solidificación única de «líquido a sólido». La alta densidad energética se logró mediante la combinación de un cátodo compuesto de alta capacidad, un ánodo de metal-litio delgado y un separador de electrolito sólido de solo 50 micrómetros de espesor, lo que resultó en una estructura compacta de la celda.
Además de la densidad energética, la batería también mejora en términos de seguridad. A diferencia de los electrolitos líquidos, las celdas de electrolito sólido son térmicamente más estables y menos inflamables. Asimismo, se aplicaron recubrimientos protectores ultrafinos a los cátodos NMC bajos en cobalto, lo que reduce el impacto ambiental y, al mismo tiempo, ofrece una mayor capacidad de carga.
Próximos pasos
El siguiente paso del consorcio SOLiDIFY será la ampliación de esta tecnología de baterías de alto rendimiento, con miras a una producción industrial a gran escala. Imec también tiene como objetivo aumentar la densidad energética y de potencia de estas baterías, investigando materiales de cátodos de próxima generación y ánodos de metal-litio utilizando técnicas como la electroplateado.
Este proyecto, financiado por el programa de investigación e innovación Horizonte 2020 de la Unión Europea, está compuesto por un consorcio de 14 socios que incluye centros de investigación como imec/EnergyVille (Bélgica), Fraunhofer (Alemania), Centro Ricerche Fiat SCPA (Italia), Empa (Suiza), Universidad de Hasselt/EnergyVille (Bélgica) y la Universidad de Tecnología de Delft (Países Bajos). En el ámbito industrial, participan empresas como VDL Groep (Países Bajos), Umicore (Bélgica), Solith (Italia), SOLVIONIC (Francia), Sidrabe (Letonia), Leclanché (Suiza), Gemmate Technologies (Italia) y Powall (Países Bajos).
Vía www.imec-int.com
Más información: solidify-h2020.eu
Jaime Moreno dice
es buena Tecnología