Las baterías de electrolito sólido desarrolladas por el Centro de Investigación Imec alcanza una densidad energética de 400 Wh/l, duplicando las del año pasado y abriendo el camino hacia las baterías de 1000 Wh/l para hacer reales los viajes de largo rango en auto eléctrico. Por otra parte en la Universidad de Lovaina en Bélgica también se estudian baterías del mismo tipo lográndose interesantes avances técnicos con el apoyo de Toyota.

Durante la celebración en Berlín de la Cumbre Europea de Baterías para Vehículos Eléctricos, el pasado mes de junio, el Centro de Investigación Imec presentó su nuevo desarrollo de celdas de baterías de litio metal con electrolito sólido capaces de alcanzar una densidad de energía de 400 Wh/litro, duplicando su desarrollo anterior. Gracias al margen de mejora de las baterías de ion litio actuales el objetivo final de Imec es alcanzar los 1000 Wh/l en 2024.

 Gracias al margen de mejora de las baterías de ion litio actuales el objetivo final de Imec es alcanzar los 1000 Wh/l en 2024.

Imec es un centro de desarrollo e innovación situado en Bélgica que cuenta con varios grupos de investigación distribuidos en diferentes universidades europeas, americanas y asiáticas. En colaboración con KU Leuven, VITO y UHasselt forma parte de EnergyVille, un instituto europeo centrado en proyectos de innovación en el sector energético.

 El estado actual de desarrollo de la tecnología de las baterías de iones de litio, aun con cierto margen de mejora, no es suficiente para mejorar significativamente la autonomía de los vehículos eléctricos. Los investigadores de Imec están trabajando en la sustitución del electrolito líquido presente en las por un material sólido, logrando aumentar su densidad de energía, mejorar la seguridad y abaratar los costes de producción.

El electrolito de nanocompuestos sólidos desarrollado alcanza una conductividad de hasta 10 mS/cm, pero su potencial es todavía mayor. La característica distintiva de este material es que se aplica como un líquido, a través de un revestimiento químico húmedo, y posteriormente se convierte en sólido una vez colocado entre los electrodos.
En combinación con un cátodo de fosfato de hierro y litio (LFP) y un ánodo de metal de litio, las celdas de batería de Imec son capaces de alcanzar hasta los 400 Wh/l de densidad energética, a velocidades de carga de 0,5C (2 horas). Este avance supone duplicar la densidad de energía de las celdas del año pasado y confirma su hoja de ruta que tiene como objetivo abrir el camino hacia los vehículos eléctricos de largo alcance.

Mucho se está trabajando en el Imec en las baterías de electrolíto sólido

El objetivo es disponer de una línea piloto que, en 2024, será capaz de fabricar baterías en estado sólido que pueden llegar a alcanzar densidades de energía de hasta 1.000 Wh/l (a velocidades de carga 2-3C, menos de meda hora) para lo que ya ha comenzado a ampliar los materiales y los procesos de fabricación.
En un laboratorio de 300 metros cuadrados que incluye una sala seca de 100 metros cuadrados, Imec ya ha iniciado la ampliación de estas celdas. Las líneas actuales de ensamblaje de baterías con electrolito líquido solo precisarían una ligera modificación para fabricarlas con electrolito sólido lo que significa que no necesitarán grandes inversiones.

LaUniversidad de Lovaina en Bélgica también centro de estudios de bateríuas con electrolito sólido

Por otra parte la Universidad de Lovaina en Bélgica se ha desarrollado un material sólido para baterías. Toyota participó en el proyecto porque esta solución podría resolver los riesgos de ignición de los autos eléctricos.
Las baterías de iones de litio actuales utilizan un electrolito líquido. Efectiva en términos de movilidad de iones, esta solución implica el riesgo de calentamiento o incluso de inflamación. La solución es usar una batería "sólida". Es en este aspecto que el Instituto de Materia Condensada y Nano Ciencia de UCLouvain ha trabajado. El equipo de investigadores, alrededor de Geoffroy Hautier, finalmente descubrió el LTPS o LiTi2 (PS4). Este material allana el camino para el desarrollo de materiales sólidos con alta movilidad de litio para reemplazar el electrolito líquido con un sólido.
El LTPS es un material sólido compuesto de litio, titanio, fósforo y azufre que están dispuestos en una estructura cristalina "excepcional" única. Esto permite un desplazamiento de iones de litio 10 veces más rápido en comparación con los materiales sólidos conocidos anteriormente. Sin embargo, su coeficiente de difusión es todavía 10 veces más bajo que el de los líquidos. Pero estamos solo al principio. Por otro lado, el LTPS tiene la enorme ventaja de ofrecer la posibilidad de no usar un líquido orgánico y, por lo tanto, de ser mucho más seguro.
La investigación deberá continuar integrando este material u otros materiales similares en las baterías de uso diario. Sin embargo, el mundo del automóvil ya está interesado en él. Toyota ha financiado parte de esta investigación para la que ha colaborado. Debido a que este material, cuya patente se archivó, podría abrir el camino a nuevas baterías, más seguras, menos contaminantes y más eficientes.