Investigadores de Aquisgrán acortan el proceso de secado de electrodos con láser
El trasfondo de la investigación es que las baterías de iones de litio siguen siendo el componente individual más caro de un coche eléctrico; en concreto, la PEM supone el 31% de los costes totales de la comunicación. Además de la adquisición de materias primas, los actuales procesos de producción también encarecen la batería.
El hecho de que la producción de pilas consuma tanta energía se debe en parte a la fabricación de los electrodos: Los materiales activos (como el litio, el níquel, el manganeso y el cobalto para el cátodo) se mezclan en forma de polvo y se mezclan con aglutinantes líquidos para formar una pasta. A continuación, esta pasta, conocida como lechada en la jerga técnica, se aplica lo más fina posible sobre la película portadora, e inmediatamente se seca en enormes hornos para vaporizar los componentes líquidos. Por tanto, el líquido sólo se necesita para la fase del proceso de aplicación y después se seca en hornos de varios metros de ancho y hasta 100 metros de largo, según el sistema, consumiendo una gran cantidad de energía.
Los investigadores de Aquisgrán afirman ahora que el nuevo proceso basado en láser permite "una reducción significativa del tiempo de secado con al menos la misma calidad en comparación con el estado actual de la técnica". La tecnología ha sido desarrollada junto con el proveedor de servicios de ingeniería PEM Motion y el especialista en láser de Baden-Württemberg Trumpf Se dice que los llamados sistemas de calentamiento por láser basados en VCSEL reducen tanto los costes operativos como el consumo de CO2 hasta en un 40%. Además, los costes de equipamiento pueden reducirse hasta en un 50% manteniendo la misma calidad de electrodos y celdas.
Además, el diseño modular de los sistemas de calentamiento láser VCSEL debería permitir un secado más preciso. Tienen zonas separadas, lo que debería permitir un control preciso de las zonas de iluminación individuales. Otra característica especial de los módulos VCSEL es su compacidad y su corta distancia de trabajo. Esto también debería permitir una fácil integración en los sistemas existentes.
"Este paso permite una producción de pilas mucho más eficiente desde el punto de vista energético, de alta calidad y rentable", afirma el profesor Achim Kampker, responsable de PEM. Ralph Gudde, vicepresidente de marketing y ventas de Trumpf Photonic Components, añade: "El secado por láser ofrece muchas ventajas, como la mejora de la eficiencia energética, la reducción del espacio ocupado y un mejor control del proceso."
El instituto, junto con su spin-off PEM Motion y la empresa tecnológica Trumpf, presenta los resultados del estudio experimental, que la cátedra RWTH llevó a cabo en su propia línea de investigación, en un libro blanco en inglés.
Como recientemente, en abril, PEM anunció que había desarrollado un método para secar cátodos de LFP y ánodos de grafito mediante un proceso láser como parte del proyecto de investigación IDEEL. La empresa de Aquisgrán cooperó en este proyecto con el Instituto Fraunhofer de Tecnología Láser (ILT).
rwth-aachen.de, pem.rwth-aachen.de (libro blanco)
