Inventar las baterías sostenibles del futuro

La iniciativa europea de investigación a gran escala BATTERY 2030+ presenta una hoja de ruta de investigación a largo plazo que describe las acciones necesarias para inventar las baterías sostenibles del futuro.

“Para inventar las baterías del futuro en Europa, debemos unir fuerzas y encontrar un enfoque coordinado y colaborativo que una a la industria, los investigadores, los encargados de formular políticas y el público detrás de una visión común que se presentó en el Manifiesto de la batería publicado hace un año”, dice Simon Perraud, subdirector de BATTERY 2030+ y CEA-Liten.

Esto se logrará a través de materiales degradados de manera sostenible, una mayor eficiencia de recursos materiales y funciones más inteligentes, procesos de fabricación escalables más respetuosos con el medio ambiente para soluciones de batería asequibles y procesos de reciclaje y remanufactura más eficientes.

Los tres temas principales de investigación identificados en la hoja de ruta son el descubrimiento acelerado de interfaces y materiales, la integración de funcionalidades inteligentes y la capacidad de fabricación y reciclabilidad como áreas transversales.

Descubrimiento acelerado de interfaces y materiales

BATTERY 2030+ construirá una Plataforma de Aceleración de Materiales (MAP, por sus siglas en inglés) que redefinirá cómo hacemos hoy la investigación de materiales de baterías. Esto se logrará combinando enfoques potentes, desde la síntesis y caracterización de alto rendimiento, así como la computación de materiales, análisis de datos automatizados, minería de datos e inteligencia artificial.

Sobre la base de la plataforma de aceleración de materiales, se desarrollará un genoma de interfaz de baterías (BIG) que sentará una nueva base para nuestra comprensión de los procesos que rigen el funcionamiento de cada batería. Comprender y adaptar los mecanismos que determinan si las baterías serán seguras y tendrán una larga vida útil es clave para inventar la batería del futuro.

Integración de funcionalidades inteligentes

Incluso la mejor batería fallará eventualmente. Factores externos, como temperaturas extremas, estrés mecánico, potencia excesiva durante el funcionamiento o simplemente envejecimiento con el tiempo, actuarán en detrimento del rendimiento de la batería. Por lo tanto, debemos encontrar nuevas formas de evitar que las baterías fallen.

Detección: en la batería del futuro, seguiremos reacciones químicas y electroquímicas directamente dentro de una celda de batería. Surgirán nuevos conceptos de sensores que pueden descubrir las primeras etapas de falla de la batería y reacciones secundarias no deseadas que conducen al envejecimiento prematuro de la batería.

Autorreparación: las formas inteligentes de curar el daño dentro de una batería que de otro modo conducirían a una falla de la batería pueden hacer que las baterías sean más seguras, confiables y sostenibles. Esto se convertirá en una propiedad importante de las baterías del futuro.

“Hemos estado investigando y desarrollando nuevos materiales y tecnologías de baterías durante más de 25 años. Actualmente estamos aportando nuestros conocimientos sobre materiales y fabricación a más de una docena de proyectos de colaboración nacionales y europeos relacionados con el desarrollo de baterías. Por ejemplo, estamos trabajando en componentes para baterías de estado sólido y en procesos de reciclaje modernos, selectivos y eficientes “, dice Henning Lorrmann, jefe del centro de I + D de Fraunhofer ISC.

Hoja de ruta

La hoja de ruta de investigación de la iniciativa se ha desarrollado a través de un proceso de consulta a nivel europeo e identifica tres direcciones principales de investigación, basadas en un enfoque químico neutral, que acelerará el desarrollo de la próxima generación de baterías.

“No se trata de desarrollar una química específica de la batería, sino de explotar el poder de las tecnologías digitales como la inteligencia artificial para transformar el proceso de descubrimiento y desarrollo de nuestras futuras baterías inteligentes y conectadas. Con BATTERY 2030+, el diseño y el desarrollo de la batería están entrando en la era digital ”, dice Kristina Edström, directora del proyecto y profesora de Química Inorgánica en la Universidad de Uppsala.

El desarrollo de tecnologías innovadoras requerirá inmensos esfuerzos y enfoques de investigación multidisciplinarios e intersectoriales. Europa tiene el potencial de liderar gracias a las comunidades de investigación e innovación.

Áreas transversales

La capacidad de fabricación y reciclabilidad de las baterías son, por lo tanto, áreas transversales clave que se desarrollarán en paralelo con los Temas I y II. Los nuevos conocimientos e ideas sobre cómo fabricar y reciclar las baterías se incorporarán desde el principio al proceso de descubrimiento y desarrollo de materiales.

Esto garantiza que todos los enfoques de investigación conduzcan a nuevas baterías que realmente se puedan producir y reciclar, no solo rentables sino también lo más neutrales posible para el clima.

BATTERY 2030+ es la iniciativa de investigación paneuropea a gran escala que permitirá a Europa tomar la delantera en ciencia y tecnología de baterías mediante el desarrollo de baterías sostenibles con un rendimiento ultra alto y funcionalidades inteligentes.

Se lanzó en marzo de 2019 y actualmente cuenta con el respaldo de una Acción de Coordinación y Apoyo (CSA) de Horizonte 2020. Se basa en un enfoque multidisciplinario e intersectorial con el apoyo tanto de la industria como de la academia. El grupo central consta de 17 socios, líderes en sus campos, de nueve países europeos.

 

2020-05-27T13:16:48+02:00 4 abril, 2020|