Energetica XXI. Mayo 2024

Incremento de la vida útil de las baterías: hacia baterías li-ion de menor coste y más altas prestaciones Actualmente uno de los principales retos a nivel mundial es hacer frente a la problemática del cambio climático. En este ámbito, la comisión europea mediante el Pacto Verde Europeo se ha comprometido a llegar a una neutralidad climática en 2050. Para llegar a ese objetivo serán necesarios la implementación de importantes cambios tanto en la generación, almacenamiento y uso de la energía. En ese contexto, las baterías son consideradas como una tecnología clave para acelerar esta transición energética reduciendo las emisiones de dióxido de carbono (CO 2 ) en sectores como el del transporte, la energía y la industria. Dentro del campo de las baterías destacan por la capacidad de almacenamiento, densidad energética, seguridad y coste, las baterías de tipo Litio-ion. Este tipo de baterías se han posicionado como una alternativa real para la propulsión de vehículos, sustituyendo a los combustibles fósiles, permitiendo de este modo un impulso hacia una movilidad limpia proporcionada por el coche eléctrico debido a su contribución en la reducción de las emisiones de CO 2 . INSTITUTO TECNOLÓGICO DE LA ENERGÍA (ITE) P ara realizar una transición energética limpia, es necesario que las baterías de Litio-ion alcancen un equilibrio entre la capacidad energética, sostenibilidad y coste. Dentro del factor de la capacidad energética se encuentran los parámetros de densidad de energía, potencia, carga rápida, seguridad y ciclo de vida. Mientras que en la sostenibili- dad se encuentran los parámetros de uso de fuentes renovables, huella de carbono en la producción de la tecnología, reciclabilidad y segunda vida. Para llegar a una buena transi- ción energética es necesario la participación de cada uno de estos parámetros de forma equilibrada, para la obtención de baterías de elevada capacidad energética y seguridad con una reducción de costes para que sea una tec- nología viable para todo el mundo. En este sentido, el proyecto BATSENS li- derado por el Instituto Tecnológico de la Energía (ITE) se centra en mejorar una de las problemáticas actuales de las baterías de Li-ion como es la degradación de la vida útil de las baterías. Para ello se han desa- rrollado nuevos materiales con un ciclo de vida más amplio, centrándose en la mejora sostenible y económica de cátodos de tipo NMC ricos en Níquel (Ni), así como la mejo- ra de las propiedades térmicas, mecánicas y conductoras del separador polimérico me- diante la integración de aditivos cerámicos y plastificantes. A su vez, se han monitorizado diversos parámetros mediante el desarrollo de sensores inteligentes que han sido incor- porados en el interior de la celda electroquí- mica sin influir en la resistividad de los com- ponentes, para conocer de primera mano los posibles mecanismos de degradación de las celdas durante su operación electroquímica. De esta forma los investigadores del ITE han podido recopilar información de los proce- sos que se van dando en la celda. Cumplien- do de esta forma una de las exigencias de la industria y de alineamiento con el Batteries 2030+ que pone como objetivo la monito- rización continua de todos los parámetros susceptibles de control en cada proceso. El seguimiento de los parámetros de degrada- ción será verificado mediante el diseño de un análisis Post-Mortem que implicará el de- sarrollo de una metodología de apertura se- gura de las celdas junto con la separación de sus componentes y la evaluación mediante métodos fisicoquímicos y electroquímicos al final de la vida de las baterías. Retos actuales a los que hace frente la tecnología desarrollada en el proyecto BATSENS para incrementar la vida útil de las baterías de Li-ion de alta densidad energética Los cátodos de tipo NMC ricos en Ni son cá- todos de alta densidad energética, sin em- bargo, no son lo suficientemente estables para desarrollar todo su potencial energé- tico. Actualmente los procesos de síntesis de materiales NMC ricos en Ni requieren altas temperaturas de calcinación y largos periodos de síntesis. En este sentido con el objetivo de mejorar la estabilidad de estos materiales, los investigadores de ITE han desarrollado materiales catódicos con alto contenido en Ni mediante técnicas sosteni- bles y escalables a la industria mediante el control de las mezclas catiónicas Ni/Li en etapas de calcinación y en la estequiometria de la química NMC rica en Ni. En lo referente al separador polimérico, actualmente las baterías de Li-ion emplean separadores de base poliolefina que presen- tan baja estabilidad térmica, limitada moja- bilidad con el electrolito susceptibilidad a la creación de dendritas de litio. Todos estos factores llevan consigo la degradación del separador y por consiguiente la disminución El proyecto BATSENS liderado por el Instituto Tecnológico de la Energía (ITE) se centra en mejorar una de las problemáticas actuales de las baterías de Li- ion como es la degradación de la vida útil de las baterías almacenamiento 110 ENERGÉTICA XXI · 236 · MAY 24