07.04.2020 - Fraunhofer-Institut für Silicatforschung (ISC)

Batería 2030+: Inventar las baterías sostenibles del futuro

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

La transformación a una sociedad climáticamente neutra requiere cambios fundamentales en la forma en que generamos y usamos la energía. Las baterías son un elemento clave para alcanzar este objetivo, si se pueden hacer sostenibles, seguras y asequibles con un rendimiento ultra alto al mismo tiempo. El Centro Fraunhofer de I+D para la Electromovilidad del Fraunhofer ISC en Wuerzburg ha participado en la elaboración de la hoja de ruta europea de investigación y desarrollo para la iniciativa BATTERY 2030+ y coordina las contribuciones de la Fraunhofer-Gesellschaft a esta iniciativa de investigación de la UE. "Hemos estado investigando y desarrollando nuevos materiales y tecnologías de baterías durante más de 25 años. Actualmente estamos contribuyendo con nuestro material y conocimientos de 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 el Dr. Henning Lorrmann, jefe del centro de I+D.

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

"BATTERY 2030+" no se trata de desarrollar una química específica de las baterías, 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 BATERÍA 2030+, el diseño y el desarrollo de las baterías están entrando en la era digital", dice Kristina Edström, Directora de BATERÍA 2030+ y Profesora de Química Inorgánica en la Universidad de Uppsala.

El desarrollo de tecnologías de vanguardia requerirá inmensos esfuerzos y enfoques de investigación multidisciplinarios e intersectoriales. Europa tiene el potencial de tomar la delantera gracias a las prósperas comunidades de investigación e innovación.

"Para inventar las baterías del futuro en Europa, debemos unir fuerzas y encontrar un enfoque coordinado y de colaboración que una a la industria, a los investigadores, a los responsables políticos y al público detrás de una visión común que se expuso en el Manifiesto sobre las Baterías publicado hace un año", dice Simon Perraud, Director Adjunto de BATTERY 2030+ y Director Adjunto del CEA-Liten. Esto se logrará mediante materiales degradados de manera sostenible, una mayor eficiencia de los recursos materiales y funciones más inteligentes, procesos de fabricación escalables más respetuosos con el medio ambiente para soluciones de baterías asequibles y procesos de reciclado y remanufacturación más eficientes.

Los tres principales temas de investigación identificados en la hoja de ruta son:

  • El descubrimiento acelerado de interfaces y materiales
  • Integración de funcionalidades inteligentes
  • La fabricación y el reciclaje como áreas transversales

Tema I: Descubrimiento acelerado de interfaces y materiales

BATTERY 2030+ construirá una Plataforma de Aceleración de Materiales (MAP) que redefinirá la forma en que investigamos los materiales de las baterías hoy en día. Esto se logrará mediante la combinación de potentes enfoques, desde la síntesis y caracterización de alto rendimiento, así como el cálculo de materiales, el análisis automatizado de datos, la minería de datos y la inteligencia artificial.

Basándose en la Plataforma de Aceleración de Materiales, BATTERY 2030+ 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 la clave para inventar la batería del futuro.

Tema II: Integración de funciones inteligentes

Incluso la mejor batería fallará eventualmente. Factores externos, como las temperaturas extremas, el estrés mecánico, la excesiva potencia durante el funcionamiento o simplemente el 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.

Sentido: En la batería del futuro, seguiremos las reacciones químicas y electroquímicas directamente dentro de una celda de batería. Surgirán nuevos conceptos de sensores que pueden descubrir las primeras etapas de la falla de la batería y las reacciones secundarias no deseadas que llevan a un envejecimiento prematuro de la batería.

Autocurativas: Las formas inteligentes de curar los daños en el interior de una batería que, de otro modo, darían lugar a un fallo de la misma, pueden hacer que las baterías sean más seguras, más fiables y más sostenibles. Esto se convertirá en una importante propiedad de las baterías del futuro.

Tema III: Esferas intersectoriales

La fabricación y el reciclaje 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 alimentarán desde el principio el proceso de descubrimiento y desarrollo de materiales. Esto asegura que todos los enfoques de investigación conduzcan a nuevas baterías que realmente puedan ser producidas y recicladas, no sólo de forma rentable sino también tan neutrales para el clima como sea posible.

Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.

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