Tras trabajar en el desarrollo de una nueva generación de baterías avanzadas de iones de litio de estado sólido (ASSB) de alto rendimiento fabricadas digitalmente por diseño, el proyecto 3D-ASSET ha llegado a su fin. Como resultado, 3D-ASSET ha optimizado la forma y la arquitectura de los componentes y celdas mediante materiales novedosos y técnicas de fabricación mediante impresión 3D.
El proyecto se centró en el desarrollo de materiales avanzados para ASSB con alto rendimiento y su implementación efectiva en lodos, tintas y filamentos para diferentes tecnologías de impresión 3D. Se buscó mejorar las interfaces electrolito-electrodo mediante diferentes estrategias de recubrimiento.
El desarrollo de estas materias primas permitió avanzar en la fabricación de una nueva generación de baterías monolíticas impresas en 3D (incluida la co-sinterización) sin cobalto ni ánodo (es decir, sin exceso de litio, ya que todo el litio está contenido en el material del cátodo).
En más de dos años de investigación, el proyecto 3D-ASSET ha logrado la impresión 3D de electrodos LFP mediante fabricación de filamentos fundidos, lo que ofrece una gran flexibilidad geométrica para diseños a medida y un rendimiento mejorado.
Además, 3D-ASSET ha conseguido sintetizar estructuras monolíticas de cátodo-electrolito cerámico a altas temperaturas, alcanzando niveles de rendimiento que se acercan a los límites teóricos prácticos. A estos logros, se suman las interfaces mejoradas entre el electrolito cerámico y el ánodo de litio, lo que permite una mayor estabilidad interfacial y el funcionamiento de baterías sin ánodo.
Por último, se desarrollaron técnicas avanzadas de microscopía electrónica de transmisión (TEM), incluyendo metodologías operando y rutinas basadas en inteligencia artificial (IA) para la caracterización a nanoescala de materiales e interfaces.
Subproyectos de 3D-ASSET
Como parte del consorcio, dos departamentos del IREC participaron en el proyecto aportando su experiencia en la impresión 3D de cerámicas avanzadas y baterías. El departamento de Nanoiónica y Pilas de Combustible se encargó del subproyecto ‘Desarrollo de baterías de litio de estado sólido de próxima generación mediante técnicas de fabricación combinadas con impresión 3D’ (Alliance), que desarrolló baterías cerámicas de estado sólido.
Por su parte, el departamento de Almacenamiento, Recolección y Catálisis de Energía se centró en el subproyecto ‘Materiales catódicos de olivino estables con alta energía específica para baterías de estado sólido’ (OLiBat), que desarrolló una ruta de síntesis más ecológica y un proceso de fabricación de electrodos utilizando métodos hidrotérmicos para producir el material cerámico inicial.
Junto al IREC, la Universidad de Castilla-La Mancha (UCLM), la Universidad de Barcelona (UB) y CIC energiGUNE han integrado el consorcio de 3D-ASSET.