DLR y SINTEF investigan electrodos sin cobalto
El Centro Aeroespacial Alemán (DLR) y el instituto noruego SINTEF investigan baterías de iones de litio sin cobalto en el proyecto HYDRA de la UE junto con diez socios. Quieren probar un prototipo listo para la industria que funcione en el mundo real en un sistema de baterías para barcos.
Aunque los socios eligieron una batería de barco como demostrador, los conocimientos adquiridos en el proyecto del Instituto SINTEF noruego deberían ser transferibles a otros vehículos eléctricos de batería, es decir, coches, camiones y autobuses. Un total de doce instituciones de investigación participan en HYDRA, procedentes de Italia, Francia, Suecia, Noruega, Alemania, Rumanía, Reino Unido y Bélgica.
Se centran en la sostenibilidad: Los electrodos de las nuevas células no contendrán cobalto y contendrán un 85% menos de materias primas perjudiciales para el medio ambiente. Así, según el DLR, las células se basan en cambio en materiales "no problemáticos" como el hierro, el manganeso y el silicio. Sin embargo, al menos la extracción de manganeso de las profundidades marinas es controvertida.
El Instituto de Termodinámica Técnica del DLR analiza los procesos electroquímicos del interior de las novedosas pilas y comprueba su rendimiento y estabilidad a largo plazo. Para ello, las pilas se cargan y descargan repetidamente en diferentes condiciones de funcionamiento cotidianas. De este modo se garantiza que los procesos electroquímicos en el interior de las pilas sean representativos del uso práctico.
"Medimos cómo cambian la potencia eléctrica y la capacidad de almacenamiento tras muchos cientos de ciclos de carga y descarga, por ejemplo, cuando la demanda de potencia es alta, durante procesos de carga especialmente rápidos y a diferentes temperaturas", explica Dennis Kopljar, responsable de la parte del DLR en el proyecto HYDRA. "Al final, abrimos las celdas de la batería y observamos cómo han cambiado la estructura y la composición de los materiales durante el funcionamiento".
SINTEF utiliza estos datos de las pruebas del DLR para simular los procesos químicos y físicos de la pila. Estos resultados se utilizan, a su vez, para ajustar gradualmente los materiales de los electrodos y el diseño de las celdas. Según Kopljar, esto proporcionará información que "los diseñadores pueden utilizar para diseñar sistemas de baterías y sus modos de funcionamiento que se adapten a la aplicación en cuestión".
Además de eliminar el cobalto y otros materiales críticos, también se espera que los nuevos electrodos destaquen por su producción sostenible y rentable. Para ello, se está desarrollando un proceso basado en agua sin disolventes orgánicos como parte de HYDRA.
El proyecto HYDRA está financiado por la UE con más de nueve millones de euros y está previsto que se prolongue hasta finales de agosto de 2024.
Información adicional de Sebastian Schaal, Alemania.
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