Escalado de electrodos para las baterías de nueva generación
Para contribuir al avance de la electromovilidad europea, el proyecto IntelLiGent, financiado con fondos europeos, está desarrollando baterías de iones de litio sostenibles y de alto voltaje con mayor densidad energética, carga más rápida y ciclos de vida más largos. En la actualidad, el proyecto ha alcanzado un logro clave en las iniciativas por ampliar la producción de la nueva tecnología de celdas de batería, ya que se han fabricado con éxito rollos de electrodos de alta carga sin disolventes tóxicos.
Según informa el centro de investigación noruego Sintef, coordinador del proyecto IntelLiGent, la fabricación de electrodos para baterías es uno de los principales obstáculos en las iniciativas para aumentar la producción de baterías, y es fundamental para que la industria europea pueda ser autosuficiente en el suministro de baterías. Las capas de electrodos desarrolladas en el marco de IntelLiGent consisten en cátodos de óxido de litio, níquel y manganeso (LNMO) y ánodos de silicio-grafito. Los investigadores de Sintef que trabajan en el proyecto han conseguido escalar la producción de estas capas de electrodos a rollos de más de cien metros de longitud, con revestimientos de electrodos de doble cara y con una precisión de espesor de hasta una milésima de milímetro.
Pensando en la sostenibilidad, tanto el ánodo como el cátodo se procesaron sin utilizar N-metil-2-pirrolidona, un disolvente peligroso utilizado habitualmente en la industria de las baterías. En cambio, el equipo del proyecto utilizó aglutinantes acuosos para preparar los electrodos de alta carga de forma más sostenible. Esos rollos de electrodos se cortarán en láminas más pequeñas y se ensamblarán en celdas de bolsa multicapa para pruebas electroquímicas. Algunas células se probarán individualmente y otras se utilizarán para ensamblar un módulo de batería mayor.
“Es un gran logro para nuestro grupo”, afirma Nils Peter Wagner, director del proyecto e investigador científico de Sintef. “Demuestra uno de los primeros ejemplos europeos de escalado de cátodos LNMO procesados con agua de alta carga, y también uno de los primeros escalados de producción de electrodos en Noruega. Esperemos que esto pueda ser un impulso muy necesario para que la investigación noruega sobre baterías avance hacia la fabricación industrial de células a nivel local”.
Diferentes socios del proyecto IntelLiGent han contribuido a este logro. La empresa danesa Topsoe suministró el material LNMO para los cátodos, mientras que el fabricante noruego Vianode proporcionó el material de silicio-grafito para los ánodos. El grupo de polímeros de Sintef colaboró con nuevas soluciones aglutinantes para ambas lechadas de electrodos, y el Instituto Austriaco de Tecnología ayudó a perfeccionar estas diferentes químicas de electrodos. A continuación, Millor Energy Solutions (España) es la responsable de preparar un módulo de batería a partir de las celdas ensambladas con estos electrodos, un paso importante para demostrar el potencial de la tecnología. “El aumento de escala de los electrodos de las baterías no es trivial, y especialmente el procesamiento en agua con altas cargas ha demostrado ser muy difícil”, comenta Wagner. “Se trata de un hito importante para el proyecto, ya que la calidad del electrodo se refleja directamente en la calidad de las celdas de la batería que se ensamblarán en los próximos meses”.
Para seguir impulsando el desarrollo de baterías de mayor rendimiento en Europa, el proyecto IntelLiGent (Innovative and Sustainable High Voltage Li-ion Cells for Next Generation (EV) Batteries) ha desarrollado dos herramientas digitales para optimizar el diseño de baterías y agilizar el almacenamiento y el análisis de los datos de investigación sobre baterías. La primera herramienta, PyBOP, es un paquete de modelización que ofrece métodos para estimar y optimizar los parámetros del modelo de batería. La segunda es IntelLiGent Battery Knowledge Navigator, una plataforma avanzada diseñada para la gestión y el análisis de datos de baterías.
