La quinta generación de pilas
Conceptos innovadores de baterías para la movilidad sostenible y el refuerzo de la autonomía industrial
Las baterías de alto rendimiento son la clave del éxito de la transición energética y del transporte. Las baterías de iones de litio se han consolidado como la tecnología más utilizada para la electrificación de la movilidad. Sin embargo, a pesar de los importantes avances en densidad energética, rendimiento, seguridad y reducción de costes, se están acercando a sus límites teóricos. "Nos enfrentamos a un rápido crecimiento de la demanda de almacenamiento de energía en baterías", afirma el investigador de materiales Prof. Dr. Jürgen Janek, del Instituto de Química Física de la Universidad Justus Liebig de Giessen (JLU). Su respuesta a este reto: la búsqueda de nuevos conceptos celulares para baterías basados en los llamados sistemas post-litio. Junto con su grupo de trabajo, investiga soluciones innovadoras en el clúster de excelencia POLiS y en el clúster de investigación "FestBatt" para baterías de estado sólido. En el futuro, también impulsará el urgentemente necesario cambio generacional de las baterías en otra red de investigación: el proyecto conjunto de la UE TALISSMAN, en el que trabaja con socios internacionales en baterías innovadoras de litio-azufre para la movilidad sostenible.
La Unión Europea (UE) financia el proyecto TALISSMAN (Tecnologías para baterías avanzadas de litio-azufre hacia aplicaciones de movilidad segura y sostenible) con un total de unos cinco millones de euros en su programa marco de investigación e innovación "Horizonte Europa". De ellos, la JLU aporta unos 800.000 euros. El proyecto está liderado por la FUNDACIÓN CIDETEC en España, con otras instituciones asociadas también procedentes de España, Alemania, Francia e Italia. El consorcio multidisciplinar está formado por instituciones de investigación y empresas industriales líderes.
El objetivo del consorcio de investigación es, por un lado, satisfacer la creciente demanda de baterías de alta energía, rentables y seguras con soluciones electroquímicas innovadoras que vayan más allá de las baterías de iones de litio convencionales. Por otro, los investigadores reforzarán la industria europea de baterías y contribuirán a la autonomía industrial de la UE con baterías de litio-azufre de la llamada quinta generación.
"La investigación en baterías de Giessen vuelve a desempeñar un papel pionero en el desarrollo de nuevas y diversas tecnologías de baterías", afirma la Presidenta de la JLU, la Prof. Dra. Katharina Lorenz, y felicita al Prof. Janek y a su equipo por el éxito del proyecto conjunto. "El excelente trabajo realizado en este prometedor campo de investigación se ve ahora recompensado por la financiación de la UE, un gran reconocimiento al compromiso de nuestros científicos".
La principal ventaja de las baterías de litio-azufre reside en su densidad energética gravimétrica potencialmente alta. Por tanto, estas baterías pueden almacenar una cantidad especialmente grande de energía por peso o masa de la batería. Además, el azufre es barato y está disponible en grandes cantidades. Sin embargo, también existen algunos retos. Por ejemplo, la densidad de energía volumétrica es bastante baja, por lo que el uso de baterías de litio-azufre es especialmente adecuado para aplicaciones en las que un bajo peso de la batería es más importante que un bajo volumen, por ejemplo en la marina, la industria aeroespacial y la aeronáutica. Además, el litio metálico es muy reactivo, lo que puede provocar cambios morfológicos en el ánodo durante el proceso de carga, que merman la seguridad. Aquí es donde entran en juego el profesor Janek y su equipo: En TALISSMAN están desarrollando varias capas intermedias producidas artificialmente para mejorar la estabilidad y el rendimiento de las baterías de litio-azufre.
El proyecto TALISSMAN comienza en julio de 2025 y se financiará durante cuatro años.
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