La empresa estadounidense 24M, con sede en Cambridge, Massachusetts, ha entregado a uno de sus socios industriales las primeras celdas de iones de litio semisólido, una tecnología propia que ofrece una densidad de energía superior a los 280 Wh/kg. La compañía lleva desde 2015 desarrollado un novedoso diseño de baterías que abaratan los procesos de producción y mantienen o superan las propiedades de las baterías con electrolito líquido actuales.
El desarrollo de las celdas de alta densidad energética, con química de níquel-manganeso-cobalto (NMC), forma parte de un programa de colaboración firmado en 2016, con una duración de tres años, entre 24M Advanced Battery Consortium LLC de los Estados Unidos, en cooperación con el Departamento de Energía de los Estados Unidos, dotado con una ayuda de siete millones de dólares. 24M ha utilizado una instalación propia, semiautomatizada, para avanzar tanto en el diseño de celdas como en la preparación de los procesos de producción.
Celdas de iones de litio semisólido.
Tras completar la cuarta ronda de financiación a finales del año pasado, 24M logró alcanzar una densidad de energía superior a los 250 Wh/kg, igualando a que se obtiene con las baterías sólidas, y ha logrado llevar sus baterías semisólidas al mercado. Estas primeras entregas a uno de sus clientes suponen un hito importante en el desarrollo de esta tecnología, que la empresa lleva mejorando en diseño y proceso de producción desde 2015 logrando superar los 280 Wh/kg. Para Naoki Ota, director de tecnología de 24M, estas entregas suponen "un paso importante hacia lograr baterías de iones de litio de bajo coste".
Para lograr el aumento de la densidad energética en las celdas, 24M ha optimizado la tecnología de los electrodos semisólidos eliminando el uso del aglomerante que obstruye los poros, lo que permite mayor densidad de material activo que los electrodos convencionales. El proceso de fabricación utiliza un electrolito como solvente para el procesamiento, eliminando los pasos que requieren una gran inversión en equipos y mucho consumo energético, como el secado, la recuperación de solventes o el llenado de electrolitos. También prescinde de materiales como el cobre y el aluminio, que se utilizan como separadores entre el cátodo y el ánodo y cuyo coste es muy elevado.
Esquema de las bateróas semisóldias de 24M respecto a las celdas convencionales de ion-litio..
Además de mayor capacidad energética, la nanotecnología empleada en los electrodos permite formatos de celda flexibles, y por lo tanto seguras, con gran tolerancia a los esfuerzos y adaptables a diferentes tamaños y usos en diferentes aplicaciones.
El objetivo del programa en el que interviene 24M es alcanzar, a finales de 2019, una densidad de energía de 350 Wh/kg, para lo que ha desarrollado un enfoque escalable, iniciado con pruebas de laboratorio en el que se un novedoso ánodo de silicio de alta densidad energética. El inicio de la comercialización de esta tecnología supone un paso fundamental para cumplir con la hoja de ruta de la empresa, en la que espera refinar el proceso de fabricación para hacerlo cada vez más eficiente y lograra alcanzar densidades superiores, hasta los 400 Wh/kg.
