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La spin-out del MIT, 24M Technologies, diseñó una batería que reduce el coste de fabricación de las celdas de iones de litio.
16 noviembre 2022.- Cuando se trata de innovaciones en baterías, se presta mucha atención a posibles nuevos productos químicos y materiales. A menudo se pasa por alto la importancia de los procesos de producción para reducir los costes.
Ahora, la empresa derivada del MIT 24M Technologies ha simplificado la producción de baterías de iones de litio con un nuevo diseño que requiere menos materiales y menos pasos para fabricar cada celda. La compañía dice que el diseño, al que llama " Semisólido " por el uso de electrodos pegajosos, reduce los costes de producción hasta en un 40 por ciento.
El enfoque también mejora la densidad de energía, la seguridad y la reciclabilidad de las baterías.
A juzgar por el interés de la industria, 24M está en lo cierto. Desde que salió del modo sigiloso en 2015, 24M ha otorgado licencias de su tecnología a empresas multinacionales como Volkswagen, Fujifilm, Lucas TVS, Axxiva y Freyr . Esas tres últimas empresas planean construir gigafactorías (fábricas con una capacidad de producción anual a escala de gigavatios) basadas en la tecnología de 24M en India, China, Noruega y Estados Unidos.
Electrodos pegajosos “semisólidos”
“La plataforma SemiSolid ha sido probada a escala de cientos de megavatios producidos para sistemas de almacenamiento de energía residencial . Ahora queremos probarlo a escala de gigavatios”, dice el director ejecutivo de 24M, Naoki Ota, cuyo equipo incluye al cofundador de 24M, científico jefe y profesor del MIT, Yet-Ming Chiang.
La spinout 24M Technologies del MIT utiliza menos materiales para fabricar sus baterías que las celdas de iones de litio convencionales / Fuente: 24M Technology, editado por MIT News
Establecer líneas de producción a gran escala es solo la primera fase del plan de 24M. Otro atractivo clave del diseño de su batería es que puede funcionar con diferentes combinaciones de químicas de iones de litio . Eso significa que los socios de 24M pueden incorporar materiales de mejor rendimiento en el futuro sin cambiar sustancialmente los procesos de fabricación.
El tipo de producción rápida y a gran escala de baterías de próxima generación que 24M espera habilitar podría tener un impacto dramático en la adopción de baterías en toda la sociedad, desde el costo y el rendimiento de los automóviles eléctricos hasta la capacidad de las energías renovables para reemplazar los combustibles fósiles.
“Esta es una tecnología de plataforma. No somos solo un operador de bajo costo y alta confiabilidad. Eso es lo que somos hoy, pero también podemos ser competitivos con la química de próxima generación. Podemos utilizar cualquier producto químico del mercado sin que los clientes cambien sus cadenas de suministro . Otras nuevas empresas están tratando de abordar ese problema mañana, no hoy. Nuestra tecnología puede abordar el problema hoy y mañana ”.
Los componentes principales de las baterías son los electrodos cargados positiva y negativamente y el material electrolítico que permite que los iones fluyan entre ellos. Las baterías de iones de litio tradicionales utilizan electrodos sólidos separados del electrolito por capas de plásticos y metales inertes, que mantienen los electrodos en su lugar.
El nuevo enfoque usa la suspensión para ensamblar baterías a mano, mezclando los electrodos pegajosos directamente en el electrolito.
Sustitución de materiales inertes por electrodo pegajoso
Eliminar los materiales inertes de las baterías tradicionales y adoptar la mezcla pegajosa de electrodos le da al diseño de 24M una serie de ventajas.
Por un lado, elimina el proceso intensivo de energía de secado y solidificación de los electrodos en la producción tradicional de iones de litio. La compañía dice que también reduce la necesidad de más del 80 por ciento de los materiales inactivos en las baterías tradicionales, incluidos los costosos como el cobre y el aluminio. El diseño tampoco requiere aglutinante y presenta electrodos extra gruesos, lo que mejora la densidad de energía de las baterías.
En 2017, 24M participó en el STEX25 Startup Accelerator del Programa de Enlace Industrial del MIT, en el que Chiang y sus colaboradores establecieron conexiones críticas en la industria que ayudarían a asegurar asociaciones tempranas. 24M también ha colaborado con investigadores del MIT en proyectos financiados por el Departamento de Energía.
Reducir costes para acelerar la revolución de las baterías
La mayoría de los socios de 24M están interesados en el mercado de vehículos eléctricos (EV) de rápido crecimiento para sus baterías, y los fundadores creen que su tecnología acelerará la adopción de EV. (Los costes de la batería representan entre el 30 y el 40 por ciento del precio de los vehículos eléctricos , según el Instituto de Investigación Energética).
“Las baterías de iones de litio han logrado grandes mejoras a lo largo de los años, pero incluso Elon Musk dice que necesitamos una tecnología innovadora”, dicen los investigadores, refiriéndose al director ejecutivo de la empresa de vehículos eléctricos Tesla. “Para hacer que los vehículos eléctricos sean más comunes, necesitamos un avance en los costes de producción; no podemos confiar simplemente en la reducción de costes a través de la escala porque ya fabricamos muchas baterías hoy ”.
24M también está trabajando para probar nuevas químicas de baterías que sus socios podrían incorporar rápidamente en sus gigafábricas. En enero de este año, 24M recibió una subvención del programa ARPA-E del Departamento de Energía de EE.UU. para desarrollar y escalar una batería de alta densidad de energía que utiliza un ánodo de metal de litio y un cátodo semisólido para uso en aviación eléctrica.
Ese proyecto es uno de muchos en todo el mundo diseñados para validar nuevas químicas de baterías de iones de litio que podrían permitir una revolución de baterías buscada durante mucho tiempo. A medida que 24M continúa fomentando la creación de líneas de producción globales a gran escala, el equipo cree que está bien posicionado para convertir las innovaciones de laboratorio en productos omnipresentes.
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