NAWA Technologies ha presentado una innovadora nanotecnología que aportará 'mejoras revolucionarias' para a capacidad energética, la vida útil y el tiempo de recarga de las baterías de los vehículos eléctricos. Un nuevo electrodo de carbono formado por 100.000 millones de nanotubos por cm2 alineados verticalmente proporciona una alta conductividad eléctrica y térmica que se traduce en una mayor capacidad de almacenar energía y en una mayor vida útil de las baterías.
Actualmente, una de las principales limitaciones para ampliar la capacidad de almacenamiento de energía y aumentar el ciclo de vida de las baterías está en el diseño y los materiales utilizados para los electrodos. Los existentes actualmente proporcionan una baja conductividad eléctrica, térmica e iónica, a lo que se une un comportamiento mecánico deficiente durante el proceso de carga y descarga ya que sufren un proceso de rotura de la laminación y de degradación tempranas que conducen a problemas de seguridad y reducen el ciclo de vida.
En este contexto NAWA Technologies, una empresa francesa afincada en las cercanías de Marsella que desarrolla soluciones basadas en carbono dirigidas a la conversión, el almacenamiento, el transporte y la eficiencia energética ha presentado un revolucionario electrodo basado en el diseño patentado de nanotubos de carbono alineados verticalmente (VACNT). Esta tecnología es también la base de sus ultracondensadores de próxima generación, que, por ejemplo se emplean en la motocicleta eléctrica NAWA Racer.
NAWA Racer, la motocicleta eléctrica con ultracodnensadores de nanotubos de carbono.
El carbono es una materia prima abundante, accesible y natural. Los ultracondensadores, basados en él, se cargan y descargan en segundos y son capaces de capturar la energía del sistema de frenado regenerativo. Este revolucionario electrodo de carbono, ultrarrápido, combina la conductividad iónica más alta, lograda gracias a una nanoestructura 3D totalmente accesible, con la más alta conductividad eléctrica y térmica, proporcionada por la disposición de 100.000 millones de nanotubos por cm2 alineados verticalmente.
Esta nueva geometría de electrodo 3D resuelve la gran mayoría de las limitaciones de rendimiento que a las que se enfrentan los fabricantes de baterías. Multiplica por 10 la potencia de la batería, por tres la capacidad de almacenamiento, por cinco los ciclos de carga y descarga y reduce el tiempo de recarga a minutos en lugar de horas. Además, dado que los electrodos representan casi el 25% del coste total de fabricación de una batería, NAWA cree que su nuevo diseño puede ofrecer importantes ahorros en un mercado que hoy en día supera los 35.000 millones de dólares.
Una tecnología y dos productos
El electrodo de carbono ultrarrápido de NAWA está disponible en dos formatos. En primer lugar como imprimación para electrodos ya existentes y en segundo lugar como un electrodo 3D completo (ánodo o cátodo) donde los propios nanotubos sirven como estructura sobre la que recubrir el material de inserción de litio.
El VACNT estará listo para llegar al mercado en tan solo 12 meses en el formato de imprimación. Para el uso más avanzado y eficiente, como electrodos completos, NAWA está desarrollando diferentes conceptos de recubrimientos con varias químicas, de manera que espera que la tecnología se introduzca y esté en producción a partir de 2023.
Ventajas de los electrodos de nanotubos de carbono
Ambos productos se benefician de los seis años que NAWA ha dedicado a desarrollar el VACNT para sus ultracondensadores de próxima generación. Actualmente ya es capaz de 'cultivar' VACNT a ambos lados de un sustrato de aluminio de un metro de ancho mediante la producción roll to roll, que permite espolvorear el material sobre la cinta de aluminio y volver a rebobinarla tras el proceso para crear un rollo de salida. El proceso no precisa ni solventes ni aglutinantes, lo que reduce el costo de los electrodos en un 30%.
La tecnología de electrodos secos de NAWA también aporta importantes ventajas medioambientales, ya que son fácilmente reciclables y eco desechables al final de su largo ciclo de vida. Como resultado, NAWA estima que al usar un electrodo de carbono ultrarrápido en las celdas de las baterías de litio, la huella de CO2 podría reducirse hasta en un 60%, simplemente porque se requiere menos material activo.
Laboratorio de I+D de Nawa Technologies.
Todas las tipologías de baterías existentes pueden beneficiarse de este electrodo de carbono ultrarrápido. NAWA ve este sector como un objetivo importante ya que la industria automotriz consume actualmente el 75% de la producción de baterías de litio y los beneficios de esta tecnología son los que necesitan los vehículos eléctricos en cuanto al incremento de autonomía, la reducción del tiempo de carga y el aumento de los ciclos de vida.
Los electrodos de carbono ultrarrápido podrían duplicar los kWh almacenados en la batería de un vehículo eléctrico. La autonomía que NAWA baraja con esta tecnología se acerca a los 1.000 kilómetros que podrían ofrecerse incluso en los modelos más accesibles. Para recuperar el 80% de su capacidad tan solo serían necesarios cinco minutos, sin que la potencia de carga elevada reduzca su vida útil, más bien al contrario, ya que esta podría verse multiplicada por cinco.
NAWA Technologies también está desarrollando otro concepto llamado NAWAShell, una batería híbrida estructural integrada que incorpora los nanotubos de carbono VACNT y que añade dos características complementarias: mayor resistencia mecánica y almacenamiento de energía eléctrica dentro del núcleo de la estructura compuesta.
Pascal Boulanger, fundador, presidente de la junta, director de tecnología y director de operaciones de NAWA, asegura que hasta ahora el aumento del rendimiento de las baterías había venido proporcionada por nuevos materiales, "un recurso que hoy se encuentra estancado". El electrodo de carbono ultrarrápido de NAWA se basa en un cambio radical en el diseño. "El electrodo de carbono ultrarrápido de NAWA nos permitirá cargar las baterías más rápido, ir más lejos y durante más tiempo, y todo con un producto basado en uno de los materiales más abundantes y ecológicos del mundo: el carbono", añade Ulrik Grape, director ejecutivo de NAWA Technologies.
