Batería de estado sólido: experimentos SK On con el método de sinterización fotónica
SK On colabora con universidades e instituciones surcoreanas en la investigación de baterías de estado sólido y afirma haber publicado recientemente importantes resultados de sus proyectos de desarrollo en revistas de renombre. La empresa informa de que también se han presentado solicitudes de patente para varios resultados de la investigación en el país y en el extranjero. El principal objetivo de los surcoreanos era mejorar aún más la vida útil de las pilas de estado sólido y seguir desarrollando el proceso de fabricación. Las palabras clave en este caso son 'tecnología de sinterización fotónica' y 'materiales de cátodo LMRO'.
La sinterización fotónica es un proceso en el que se utiliza energía luminosa intensa para reforzar la unión entre las partículas de polvo, lo que da como resultado una masa sólida con mayor resistencia, durabilidad y mejores propiedades del material. Con un grupo de investigación del Instituto Coreano de Ingeniería y Tecnología Cerámicas, SK On transfirió esta tecnología, utilizada tradicionalmente para producir placas de circuitos impresos, a la fabricación de electrolitos sólidos híbridos inorgánico-orgánicos ricos en óxido.
Los electrolitos híbridos porque sólidos se clasifican a grandes rasgos en tipos basados en sulfuro, basados en óxido y basados en polímeros, y en el trabajo de investigación que nos ocupa, se combinaron materiales basados en óxido con un electrolito polimérico en gel mediante sinterización fotónica. "Los resultados experimentales mostraron que las baterías que utilizaban este electrolito híbrido demostraban una excelente duración del ciclo", escribe SK On. El enfoque difiere significativamente del proceso anterior: "Los materiales electrolíticos a base de óxido suelen requerir un tratamiento térmico a alta temperatura, a más de 1.000 grados centígrados durante más de 10 horas. Sin embargo, los costes de producción, junto con problemas como las fracturas frágiles*, han supuesto importantes obstáculos para la escalabilidad", explica SK On. La sinterización fotónica, en cambio, es más rápida y tiene lugar a bajas temperaturas.
Para mejorar el proceso de sinterización fotónica, el equipo de investigación identificó primero los colorantes inorgánicos que minimizan la pérdida de energía por exposición a la luz y los aplicó a los materiales electrolíticos de óxido. Según el fabricante de baterías, el uso de la tecnología de sinterización permitió crear una microestructura porosa con una uniformidad óptima.
En otro estudio, SK On y un equipo de la Universidad Nacional de Seúl investigaron el potencial de los cátodos de óxido estratificado ricos en litio y manganeso (cátodos LMRO) para las baterías de estado sólido basadas en sulfuro. Los surcoreanos ofrecen la siguiente introducción al tema: "Los materiales para cátodos LMRO son rentables porque se basan en el manganeso, que es más barato que el níquel y el cobalto. Sin embargo, cuando se utilizan con electrolitos líquidos en las baterías de iones de litio convencionales, los LMRO se enfrentan a problemas como la generación de gas, el decaimiento de la tensión y la pérdida de capacidad, lo que ha impulsado los esfuerzos para explorar su uso en las [baterías de estado totalmente sólido] ASSB".
Mediante diversos análisis, el grupo descubrió que el oxígeno liberado durante la carga y la descarga en condiciones de alta temperatura y alto voltaje oxida el electrolito sólido de sulfuro, lo que provoca un deterioro del rendimiento. Para superar este problema, el equipo desarrolló un material de revestimiento especial que suprime la liberación de oxígeno y aumenta la vida útil de la batería.
"Estos logros son el resultado de los esfuerzos proactivos de SK On en I+D y de sus excepcionales capacidades técnicas, creando sinergias con expertos del mundo académico y de las instituciones", afirma Kisoo Park, Jefe de la División de I+D de SK On. "Seguiremos comprometidos con el avance de la I+D para impulsar el liderazgo en el sector de las baterías de nueva generación".
SK On está desarrollando actualmente dos tipos de baterías de estado sólido: una variante compuesta de polímero-óxido y otra basada en sulfuro, con prototipos comerciales previstos para 2027 y 2029, respectivamente. La planta piloto de baterías de estado sólido de la empresa, que es que se está construyendo actualmente en el centro de investigación coreano de Daejeon con la ayuda de Solid Power, cuya finalización está prevista para el segundo semestre de 2025.
SK On publica regularmente actualizaciones sobre sus avances en I+D. El verano pasado, por ejemplo, la empresa anunció que había creado un electrolito de polímero sólido para baterías de metal de litio que puede funcionar a temperatura ambiente.
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