Equipo coreano desarrolla nanotubos de carbono hasta 100 veces más resistentes que el acero y conductividad eléctrica comparable al cobre > clave en baterías más potentes del futuro

Un equipo liderado por el Dr. Joong Tark Han, de KERI, ha desarrollado la primera tecnología mundial para producir polvo de nanotubos de carbono (CNT) altamente dispersable, aplicable a procesos secos en baterías secundarias. Material con resistencia a la tracción 100 veces superior al acero y conductividad eléctrica comparable al cobre. Es más flexible y conductivo que el negro de carbono, comúnmente utilizado en baterías.

Avance tecnológico en aplicaciones de nanotubos de carbono para procesos secos en baterías

Un equipo de investigación liderado por el Dr. Joong Tark Han, del Centro de Investigación en Tecnología Nano Híbrida del Instituto de Investigación en Electrotecnología de Corea (KERI), ha desarrollado la primera tecnología en el mundo para producir polvo de nanotubos de carbono (CNT, por sus siglas en inglés) altamente dispersable, aplicable a procesos secos de baterías secundarias respetuosos con el medio ambiente.

Los nanotubos de carbono son un material innovador con una resistencia a la tracción 100 veces mayor que la del acero y una conductividad eléctrica comparable a la del cobre. Están formados por cadenas hexagonales de carbono en forma cilíndrica y alargada. Estos nanotubos, considerados nanomateriales unidimensionales, son más flexibles y conductivos que el negro de carbono, un conductor comúnmente utilizado en baterías secundarias.

Beneficios de los CNTs en baterías secundarias

Cuando se usan como aditivos conductores en baterías secundarias, los CNTs pueden incrementar de forma significativa la densidad energética. Sin embargo, presentan una fuerte tendencia a agregarse entre sí, formando estructuras enredadas que dificultan su mezcla con otros materiales como aglutinantes y materiales activos. Este desafío es particularmente crítico en los procesos secos, donde la mezcla debe realizarse sin solventes, lo que ha supuesto un obstáculo importante para la industria de las baterías.

El equipo del Dr. Han logró un avance al desarrollar una tecnología que minimiza la agregación y facilita la dispersión en procesos secos mediante la producción de polvo de CNTs altamente dispersable. Tras años de investigación, consiguieron controlar los pequeños haces de CNTs para que se mantuvieran dispersos en forma de polvo, abriendo así la posibilidad de fabricar celdas de alta capacidad utilizando conductores de nanotubos largos con estructura unidimensional, incluso en condiciones de procesos secos desafiantes.

Impacto ambiental y económico del proceso seco

El proceso seco, a diferencia del proceso húmedo tradicional, no utiliza solventes tóxicos, elimina la necesidad de recuperación de estos solventes y simplifica la producción, reduciendo los costos. Además, al evitar el uso de solventes orgánicos, se reduce la emisión de dióxido de carbono. En el proceso húmedo convencional, los materiales activos, aditivos conductores y aglutinantes se disuelven en solventes tóxicos, que luego se evaporan a temperaturas superiores a 200 °C durante más de 12 horas, generando grandes emisiones contaminantes.

Relevancia para la industria de vehículos eléctricos

Esta tecnología ha despertado gran interés en los fabricantes de vehículos eléctricos a nivel global, ya que permite mejorar la eficiencia y sostenibilidad de las baterías secundarias, un componente clave en la transición hacia una movilidad más ecológica.

Según el Dr. Han, «somos los primeros en el mundo en lograr la dispersión efectiva de nanotubos de carbono para crear aditivos conductores en procesos secos. Esta tecnología contribuirá significativamente a asegurar un liderazgo tecnológico en baterías secundarias«.

Futuras aplicaciones y expansión tecnológica

KERI ya ha solicitado una patente doméstica para la tecnología de producción de polvo de CNTs de alta dispersibilidad. Además, está validando su aplicación en ánodos y cátodos de película gruesa de alta capacidad. Este avance también tiene potencial en baterías de próxima generación, como las baterías de litio-azufre y las baterías de estado sólido, que dependen de procesos secos para su fabricación.

Este proyecto de investigación ha sido financiado por el Programa de Apoyo a la Investigación Creativa y Convergente del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología, así como por el programa de investigación básica de KERI. Se espera que la transferencia de esta tecnología a empresas interesadas acelere su implementación en la industria, marcando un hito en el desarrollo de soluciones energéticas sostenibles.

Este avance tecnológico no solo mejora la eficiencia de las baterías secundarias, sino que también representa un paso hacia un modelo de producción más respetuoso con el medio ambiente. La capacidad de utilizar CNTs dispersos en procesos secos no solo optimiza el rendimiento de las baterías, sino que también reduce la huella ambiental de su fabricación, alineándose con los objetivos globales de sostenibilidad y transición energética.

Vía www.keri.re.kr