Investigadores de Dresde mejorarán los electrodos de las pilas
Los investigadores del Centro ExcellBattMat de Dresde del Fraunhofer IWS quieren contribuir con componentes clave al proyecto a gran escala "Célula de batería de producción de investigación" en Münster. El objeto de la investigación son electrodos fabricados con capas de silicio o litio.
Antecedentes: Científicos alemanes quieren aunar sus conocimientos en varios lugares y desarrollar nuevas baterías para coches eléctricos, entre otras cosas, en el concepto de cubierta de la "Fábrica de Investigación de Baterías", que puede almacenar al menos un 70% más de energía que las soluciones convencionales de iones de litio con el mismo volumen. Estamos hablando de vehículos eléctricos capaces de recorrer hasta 700 kilómetros con una sola carga de batería.
El objetivo primordial es crear la base para la producción a gran escala de pilas de batería en Alemania. Para ello, los científicos de Dresde presentan ahora su contribución a la investigación de tres años. Desde este mes, trabajan en electrodos formados por capas finísimas de Si o Li para conseguir altas densidades de energía. Según sus declaraciones, actúan como una forja de alta tecnología para nuevos materiales dentro de la "Fábrica de Investigación de Baterías", que reúne bajo un mismo techo numerosas actividades de financiación de baterías del Ministerio Federal de Educación e Investigación.
El proyecto de Dresde se titula KaSiLi (Adaptación mecánica estructural de cátodos para materiales de silicio y litio) y también está integrado en el grupo de competencias ExcellBattMat para materiales de baterías, financiado por el BMBF. Según un comunicado de prensa adjunto, el equipo de investigación quiere tener listos demostradores funcionales para 2022. Según un comunicado de prensa adjunto, el nuevo diseño de batería desembocará en la proyecto de producción de pilas de investigación en Münster.
Pero, ¿qué se investiga exactamente? La respuesta: En Dresde se van a desarrollar nuevos materiales, principios de diseño y tecnologías de procesamiento para los electrodos de las pilas. En la actualidad, el ánodo de una pila de iones de litio suele estar formado por un conductor de cobre de unos pocos micrómetros de grosor, recubierto por una capa de grafito de unos 100 micrómetros de espesor, explica el equipo de investigación. Esta capa de grafito debe sustituirse por capas mucho más finas de silicona o litio. En el laboratorio, esto ya funciona bastante bien y ya proporciona más capacidad de almacenamiento de energía. "Las baterías de iones de litio actuales tienen una densidad energética de unos 240 vatios hora por kilogramo o hasta 670 vatios hora por litro", explica Stefan Kaskel, catedrático de química de la Universidad Técnica de Dresde y director tanto del centro ExcellBattMat de Dresde como del proyecto KaSiLi. Su objetivo, en concreto, es lograr "bastante más de 1.000 vatios hora por litro".
Varias instituciones participan en el proyecto: El Fraunhofer IWS aporta su experiencia en tecnología de capa fina. El Fraunhofer IKTS se ocupa de la tecnología de cátodos de óxido y su escalado. El laboratorio de nanoelectrónica NaMLab de la Universidad Técnica de Dresde (TUD) utiliza un equipo especial de espectroscopia para investigar los ánodos de nuevo diseño. El Instituto Leibniz de Dresde para la Investigación del Estado Sólido y los Materiales se centra en el análisis estructural de las capas de los electrodos. Las cátedras de química inorgánica y materiales inorgánicos no metálicos del TUD se encargan de la investigación preliminar de las nuevas estructuras de electrodos. Además, las instalaciones de Dresde cooperan con los otros tres centros ExcellBattMat de Alemania en Münster, Múnich y Ulm.
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