Mientras la UE se prepara para convertirse en líder mundial en tecnología y fabricación de baterías sostenibles, el Consorcio para la Innovación en Baterías (CBI) ha puesto en marcha un nuevo proyecto europeo de investigación que utiliza la difracción de neutrones en un intento por mejorar la vida útil de las baterías de almacenamiento de energía.
Este proceso de alta tecnología, que permite obtener imágenes de toda la estructura cristalina de la batería durante su funcionamiento, permite a los expertos en baterías observar y controlar los procesos que influyen en su vida útil y rendimiento.
El proyecto se lleva a cabo en colaboración con el Instituto de Nanociencia y Materiales de Aragón (INMA) y la empresa de baterías Exide Technologies, con sede en la UE. Forma parte de una serie de estudios sobre innovación en materia de baterías avanzadas financiados por el CBI (Consortium for Battery Innovation).
A medida que los países se proponen una rápida reducción de las emisiones de dióxido de carbono en la batalla por frenar el cambio climático, el almacenamiento de energía en baterías está llamado a ser una de las tecnologías definitorias de este siglo, ya que se prevé que la demanda crezca hasta los 20.000 MWh en 2025. Las baterías de plomo avanzadas son una parte fundamental de este panorama, y en Europa se encuentra la principal capacidad de fabricación, reciclaje e investigación.
Los científicos unirán sus fuerzas a las del INMA, un instituto conjunto entre una de las universidades más antiguas de España, la Universidad de Zaragoza, y la mayor institución pública de investigación de España y la tercera de Europa, el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (Spanish National Research Council, CSIC) y Exide Technologies, una empresa mundial de baterías a través de uno de sus centros de I+D con sede cerca de Madrid. Estudiarán los procesos fundamentales que rigen la eficiencia de la recarga y el fallo de los electrodos de las baterías utilizando un conjunto de experimentos con líneas de haz de neutrones.
Mediante un enfoque específico en los electrodos de las baterías, que transfieren energía hacia y desde el electrolito para alimentar el dispositivo polarizado al que se conectan, se utilizará la difracción de neutrones para estudiar las baterías en funcionamiento a través de diferentes ciclos de trabajo.
Para las aplicaciones de almacenamiento de energía, muchas de las cuales incorporan elementos de energía renovable, las baterías de plomo avanzadas operan en estado de carga parcial (partial-state-of-charge, PSoC) y en alta profundidad de descarga (depth-of-discharge, DoD), ambos ciclos a la vez de gran exigencia.
El director del CBI, el Dr. Alistair Davidson, dijo: «La capacidad de sondear los electrodos de las baterías en tiempo real bajo ciclos de trabajo típicos de almacenamiento de energía proporcionará información vital sobre cómo mejorar el rendimiento y la vida útil general de la batería.
«Esta información es una parte fundamental de nuestro programa de investigación de baterías avanzadas, cuyo objetivo es garantizar que las baterías de plomo avanzadas sigan innovando para satisfacer la creciente demanda de almacenamiento de energía limpia y renovable en todo el mundo».
La difracción de neutrones es capaz no sólo de cartografiar la actividad de la superficie de los electrodos, sino todo el electrodo y el electrolito presentes en la batería. Esto proporciona una imagen completa de cómo cambian los electrodos de la batería a nivel micro, algo nunca antes hecho en la investigación de las baterías de plomo.
Al describir los fenómenos del electrodo que rigen la vida útil de la batería, la investigación está generando nueva información sobre cómo controlar el material activo y maximizar la vida útil de la batería en todas las aplicaciones de las baterías de plomo avanzadas, un objetivo clave en la hoja de ruta técnica del CBI.
La demanda de almacenamiento de energía limpia sigue aumentando en toda Europa y en otros lugares, y la investigación pionera será importante para garantizar que las baterías de plomo avanzadas sigan innovando para satisfacer los futuros requisitos técnicos de estos sistemas.
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