El centro de investigación vasco CIC energiGUNE, especializado en almacenamiento en baterías, soluciones de energía térmica e hidrógeno, lidera el subproyecto 3DACCESS, enmarcado en el proyecto 3DPASSION, cuyo objetivo es investigar la aplicación de cerámicas avanzadas 3D en baterías de estado sólido en metal de litio que permitan un incremento de la densidad de energía del dispositivo y, al mismo tiempo, mejoren la seguridad.
Este trabajo se enmarca en el proyecto 3DPASSION, impulsado desde el centro catalán IREC para desarrollar técnicas de procesado de cerámica en 3D, y aspira específicamente a desarrollar una batería de estado sólido que proporcione un valor de densidad de energía cercano a los objetivos marcados por la UE mediante la combinación de un electrolito sólido fino, un material activo que tenga alto voltaje, sin cobalto, y un ánodo de alta capacidad, que se ha identificado naturalmente como litio metálico.
El proyecto está financiado por el Ministerio de Ciencia e Innovación dentro de la convocatoria ‘Retos I+D+i 2019’ (Ref: PID2019-107106RB-C33).
Desarrollo del subproyecto 3DACCESS
Tal y como ha asegurado Frederic Aguesse, del Grupo de investigación de Integración de Electrolitos Avanzados y Celdas en el centro vasco, el subproyecto 3DACCESS “se alinea tanto con la estrategia de ciencia, tecnología e innovación del Estado, como con los objetivos de reducción de emisiones y políticas de uso de materias primas críticas de la UE, ya que gira en torno al desarrollo de sistemas limpios, eficientes y seguros”.
Hasta ahora, el uso de cátodo LNMO (óxido de litio-manganeso-níquel) está inhabilitado por la pobre estabilidad a alto voltaje de los electrolitos líquidos y poliméricos. 3DACCESS abordará este reto mediante el desarrollo de un nuevo dispositivo de estado sólido estructurado en 3D, estable hasta 5 V, y que exhibe altas conductividades a nivel de electrolito.
La creación de interfaces conductoras estables entre el material activo y el electrolito, gracias al procesado 3D, será la clave del éxito en la optimización de la composición del cátodo. Así, se adoptará el recubrimiento del material del electrodo con una capa amortiguadora para proteger el material activo durante el procesado y durante el ciclado. En consecuencia, la cerámica 3D densa será el componente esencial del dispositivo electroquímico final.
La estructura del complejo poroso-denso-poroso maximizará el área de contacto en los lados del electrodo, aumentando así la energía del dispositivo, y evitará la formación de dendritas gracias a la capa intermedia densa, lo que permitirá mantener la seguridad. En CIC energiGUNE se explorarán varias estrategias para el procesado de la estructura 3D, como el sinterizado en frío. Además, se probarán diferentes combinaciones de material de revestimiento y electrolito cerámico para garantizar interfaces químicas y electroquímicas estables.