Un paso adelante para las baterías sostenibles: carbones más ecológicos

El proyecto HiQ-CARB tiene como objetivo proporcionar nuevos carbones con un rendimiento superior y una baja huella de carbono para las futuras baterías ecológicas en Europa

08.06.2021 - Alemania

Las baterías de iones de litio requieren, además del metal de litio, una serie de sofisticados materiales funcionales para su funcionamiento. Algunos de ellos parecen poco espectaculares: los aditivos conductores. De hecho, los aditivos conductores, como el negro de humo o los nanotubos de carbono, son un componente decisivo para el rendimiento y la benignidad medioambiental de las baterías de iones de litio. El proyecto de colaboración HiQ-CARB, puesto en marcha recientemente, tiene como objetivo proporcionar nuevos carbones con un rendimiento superior y una baja huella de carbono para las futuras baterías ecológicas en Europa. HiQ-CARB está recibiendo financiación de la UE de EIT RawMaterials para ampliar y validar este importante material para baterías.

Mientras tanto, es bien sabido: Las baterías de iones de litio son una tecnología clave para las industrias europeas que marcan tendencia, como los vehículos eléctricos, los dispositivos electrónicos portátiles o una amplia gama de otras aplicaciones en las que se almacena y suministra energía renovable. Grandes sectores de la industria europea, incluida la industria automovilística europea, dependen cada vez más de las pilas de iones de litio importadas. El "Green Deal" europeo y varias acciones de apoyo tienen como objetivo explotar el potencial de empleo, crecimiento e inversión de las baterías. Hay que crear una cadena de valor de fabricación competitiva en Europa y, por último, fomentar las tecnologías de baterías ecológicas con un mejor rendimiento medioambiental.

¿Qué pasa con el carbono en las baterías de iones de litio?

El carbono desempeña un papel fundamental en la mejora de la conductividad electrónica de los cátodos de las baterías y, por lo tanto, es esencial para conseguir velocidades de carga y descarga rápidas. En el creciente mercado de las baterías, las materias primas representan la mayor parte de los costes de producción. "Para suministrar de forma sostenible a la creciente industria europea de las baterías aditivos conductores de alta calidad, hay que crear, validar y producir económicamente en Europa materiales de baja huella de carbono y de uso eficiente de los recursos en un volumen suficiente", explica el coordinador del proyecto, el Dr. Andreas Bittner, del Instituto Fraunhofer de Investigación sobre Silicatos ISC. Eso es lo que quiere conseguir HiQ-CARB.

Combinación, procesamiento y aprendizaje inteligentes

El equipo del proyecto HiQ-CARB cuenta con empresas muy perfiladas como ARKEMA u ORION para la producción de aditivos avanzados y Customcells para la producción de células de batería. Por otro lado, socios de I+D muy conocidos, como el Instituto Fraunhofer para la Investigación de Silicatos ISC, la Universidad Aalto y la Universidad de Burdeos, participan en la parte científica de la evaluación y las pruebas de las nuevas combinaciones de materiales y las celdas de batería fabricadas con ellas.

El enfoque HiQ-CARB para los aditivos de carbono avanzados consiste en la combinación de finos nanotubos de carbono y perlas negras de acetileno, obteniendo así una alta conductividad y bajas emisiones de CO2 durante la fabricación. En combinación, forman una red conductora ideal dentro del electrodo de la batería. El proyecto tiene como objetivo desarrollar la producción de estos materiales especiales a escala de toneladas y megatones, así como un proceso eficiente para la fabricación de cátodos a escala piloto. Hay que desarrollar y establecer las especificaciones de las pruebas y las rutinas para la cualificación y la garantía de calidad con el fin de proporcionar una gestión eficaz de la calidad durante la producción.

Además, el equipo de HiQ-CARB proporcionará módulos de conocimiento y aprendizaje que apoyen la formación de futuros expertos en la cadena de valor de las baterías de litio y las oportunidades de participación para la industria y la investigación de acuerdo con las recomendaciones de formación del EIT RawMaterials.

Cómo los carbones se vuelven más ecológicos

El negro de humo suele producirse con grandes cantidades de energía y materiales de proceso. HiQ-CARB sustituirá el negro de humo conductor estándar por un nuevo negro de acetileno de alta calidad mucho más ecológico. Esto contribuye en gran medida a mejorar el rendimiento medioambiental, por ejemplo, la reducción de la huella de CO₂ de la producción del material. Además, los nanotubos de carbono estándar ya comercializados serán sustituidos por nanotubos de carbono mucho más finos. De este modo, se reducen las cantidades de materiales de carbono para el mismo o incluso mejor rendimiento de la batería y se consigue una mayor eficiencia de los recursos. Además, se trata del único material de nanotubos del mundo producido a partir de una materia prima renovable de bioetanol. Además, durante el proyecto se llevará a cabo un análisis del ciclo de vida para evaluar la sostenibilidad del proceso de producción.

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