Esta batería seca de SINTEF es el sueño húmedo de Elon Musk para Tesla
La fabricación de electrodos es, actualmente, un proceso extraordinariamente caro, poco eficiente e incluso cuestionable desde el punto de vista medioambiental. Pero esto va a cambiar.
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Publicado: 24/05/2022 19:30
No podemos negar que la apuesta por la descarbonización impulsada por administraciones, empresas y organizaciones de todo el mundo requiere un punto de hipocresía.
Pero lo cierto es que el estado actual de las tecnologías asociadas a la movilidad eléctrica, la producción de energía renovable e incluso el almacenamiento de este tipo de energía no permite, de momento, un proceso medioambientalmente sostenible de principio a fin.
«Cuando los probamos en baterías, parecen funcionar tan bien como los fabricados con solventes».
En lograr eso trabajan miles de científicos e investigadores de todo el mundo y avances como el que hoy te traemos van encaminados hacia ello.
«Es un nuevo enfoque para la fabricación de electrodos de batería», desvela el investigador Tor Olav Sunde de SINTEF, una de las organizaciones de desarrollo independientes más potentes de Europa. «Este sistema de batería seca puede ser el sueño húmedo de Elon Musk», agrega.
Sunde habla de un proceso similar al que en 2019 llevó a Tesla a pagar casi 200 millones de euros por la empresa estadounidense Maxwell Technologies. Compañía que vendió recientemente cuando extrajo lo que quería de ella: adquirir conocimientos sobre la fabricación de electrodos en seco.
Pero, ¿qué tiene de especial esta técnica?
Los electrodos de las baterías
Como ya te hemos contado en otras ocasiones, el cátodo y el ánodo de las baterías son electrodos que permiten la transferencia de electrones con ayuda del electrolito.
Pero el proceso de fabricación de estos electrodos, algo así como el corazón de una batería, es complejo y muy caro por varias razones.
Por un lado, la fabricación de electrodos consume mucha energía y requiere mucho espacio. Además, el proceso también es peligroso tanto para las personas como para el medio ambiente.
«El material del electrodo activo, a través del cual entran y salen los iones, debe mezclarse con aditivos», explica Tor Olav Sunde. «Esto es necesario para asegurar que los electrodos se unan y conduzcan la electricidad».
Para mezclar los materiales químicos activos con los aditivos, debe agitarse la mezcla con un solvente para producir una masa húmeda, que luego se recubre sobre la lámina metálica. Antes de ensamblar la batería, se debe eliminar el solvente, y esto se hace secando el electrodo.
«Este proceso requiere mucha energía, y más de un tercio de la energía necesaria para fabricar una batería puede dedicarse a este proceso de secado», dice Sunde.
Dicho proceso de secado requiere no sólo una enorme cantidad de energía, sino también mucho espacio para albergar los grandes hornos que se utilizan en el proceso (varias decenas de metros de largo).
«El proceso también requiere tiempo porque el material del electrodo debe secarse de manera uniforme y controlada para evitar que se agriete. Además, los solventes comúnmente usados pueden ser muy desagradables», amplía Sunde. «Son tóxicos para las personas y peligrosos para el medio ambiente natural».
«Necesita sistemas y equipos masivos para recuperarlos y evitar que se descarguen. Se deben instalar cantidades masivas de equipos de HSE como parte del proceso, lo que lo hace aún más complejo y costoso», continúa explicando Sunde.
Baterías y electrodos en seco
La solución a este problema es fabricar electrodos en seco, sin la necesidad de utilizar disolventes. Pero este es un proceso que lleva años investigándose y no es sencillo encontrar la solución.
El aspecto más difícil es hacer el recubrimiento delgado del electrodo. Esto es lo que SINTEF está investigando ahora. No se puede simplemente mezclar una cantidad de sustancias crudas y esperar que las cosas salgan bien.
«Simplemente llevamos a cabo el proceso de mezcla sin utilizar disolventes. El material activo y los aditivos se mezclan en seco. Hemos probado varias formas diferentes de hacer esto y hemos aprendido mucho sobre lo que funciona y lo que no», dice Sunde.
«También necesitamos calor y presión. Tenemos que trabajar con temperatura y presión para que el electrodo tenga las propiedades correctas. Los electrodos que hemos fabricado hasta ahora pintan muy bien», prosigue Sunde. «Cuando los probamos en baterías, parecen funcionar tan bien como los fabricados con solventes».
El éxito de esta técnica trae consigo un enorme ahorro energético y económico. Aunque aún hay camino por recorrer antes de alcanzar el objetivo final, que es hacer que las grandes plantas de baterías demanden menos energía y sean más ecológicas.
Mientras tanto, SINTEF ha logrado un procesamiento en seco a pequeña escala en el laboratorio. Sin embargo, se necesita más trabajo antes de que el proceso pueda industrializarse, tanto en términos de calidad como de escala de producción.
«Pero tenemos los primeros resultados y hemos demostrado que el proceso funciona», concluye Tor Olav Sunde.
Fuente: SINTEF