El proyecto Teesmat (Open Innovation Test Bed for Electrochemical Energy Storage Materials) trabaja para impulsar un sector europeo de baterías competitivo y tecnológicamente avanzado. Permite el acceso a conocimientos y técnicas, además del intercambio de mejores prácticas y resultados. El proyecto, que terminará el próximo mes de agosto, ha desarrollado un banco de pruebas de innovación abierta que ha abierto la experiencia en múltiples técnicas de caracterización y las ha puesto a disposición de la industria de las baterías.
Financiado por el programa marco de investigación e innovación Horizonte 2020 de la Comisión Europea con cerca de 9 millones de euros, está coordinado por la Comisión Francesa de Energías Alternativas y Energía Atómica (CEA). En el consorcio participan miembros de Francia, Alemania, Bélgica, Grecia, Hungría, Luxemburgo, Reino Unido, Italia, Ucrania, Suecia, Países Bajos y España. Los socios españoles son la Fundación Tecnalia, Cegasa e Hydraredox Iberia.
El desarrollo de una cadena de valor de baterías competitiva en Europa es una de las prioridades de la UE. Teesmat tiene como objetivo crear una comunidad europea fuerte en materia de baterías, para desarrollar un mercado para la entrega de técnicas avanzadas de caracterización de materiales.
Innovaciones de baterías
El almacenamiento de energía juega un papel importante en la transición hacia un sistema de energía limpia y descarbonizado. Permitirá la descarbonización tanto del sector del transporte (electromovilidad) como del sector eléctrico (almacenamiento de energía renovable intermitente y descentralizada), y ya es una tecnología esencial para una serie de industrias estratégicas (incluidas la automotriz, la electrónica de consumo, aeroespacial, dispositivos médicos y robótica).
Las baterías de iones de litio (Li-ion) son cada vez más populares, con una mayor densidad de energía, una mayor capacidad de voltaje y una vida más larga. Además de para la electrónica de consumo, este tipo de baterías también se está convirtiendo en un factor clave en la movilidad eléctrica.
A su vez, están surgiendo otras innovaciones de baterías energéticamente eficientes basadas en diferentes químicas, que incluyen baterías de flujo redox, varias químicas de zinc y supercondensadores híbridos; junto al desarrollo de tecnologías futuras potenciales, como ánodos de metal de litio o silicio, azufre de litio y baterías orgánicas.
Complejidad de los procesos
La complejidad de los procesos físico-químicos dentro de las baterías hace que cualquier desarrollo dependa en gran medida de la descripción y el seguimiento adecuados de la evolución e interacción inherentes de todos los materiales dentro de una celda electroquímica.
En la actualidad, muchas de las técnicas novedosas propuestas por los principales laboratorios de investigación de la UE son en gran medida inaccesibles y están infrautilizadas por las empresas, especialmente en el sector de las baterías, que se desarrolla rápidamente. Aunque las inversiones en esta tecnología clave son altas, las empresas a menudo carecen de la información o las relaciones que permitirían el acceso a una gama relevante de técnicas.
En este contexto, la innovación y el desarrollo en materia de baterías se convierte en un desafío. Los responsables del proyecto Teesmat explican en un artículo de Cordis que se basa en un compromiso entre varios criterios, como la densidad de energía, la capacidad de almacenamiento, la carga rápida y la seguridad, que son fáciles de optimizar individualmente, pero pueden ser difíciles de combinar. Detrás de estos criterios hay docenas de reacciones químicas y efectos físicos. Desde el proyecto Teesmat destacan que comprender estos procesos es fundamental para el desarrollo de una industria europea de baterías competitiva y con visión de futuro.
Acceso a conocimientos y técnicas
El acceso a conocimientos y experiencias no siempre es sencillo, lo que crea un cuello de botella al principio del desarrollo de nuevas innovaciones en baterías. El proyecto Teesmat trató de solucionar este problema facilitando el acceso a dichos conocimientos y técnicas, y acumulando experiencia a través del intercambio de mejores prácticas y resultados. Algo que se logró reuniendo a las partes que ofrecen técnicas de caracterización de vanguardia y experiencia con actores industriales en el ámbito de las baterías.
El proyecto Teesmat ha probado y lanzado un banco de pruebas de innovación abierta para ofrecer a los usuarios de servicios acceso a todos los proveedores de servicios a través de un único punto de entrada. La plataforma está estructurada para ayudar a los fabricantes a identificar la mejor combinación de técnicas que podrían responder a cada problema individual. Después, las muestras se pueden enviar a los proveedores de servicios pertinentes y, en conjunto, se pueden extraer conclusiones de los resultados.
Hasta principios de junio se habían manejado más de 700 muestras y realizado 250 pruebas para más de 40 casos de usuarios. Con ello la plataforma pudo lograr resultados que no hubieran sido posibles sin combinar técnicas complementarias. Cuando la confidencialidad lo permite, una base de datos recopila información sobre muestras analizadas, resultados y conclusiones, para garantizar que se puedan compartir las mejores prácticas.
De esta manera, Teesmat, el banco de pruebas de innovación abierta para materiales de almacenamiento de energía electroquímica, ofrece una respuesta integral a los cuellos de botella críticos que enfrentan las partes interesadas de la UE en el campo de los materiales de almacenamiento de energía electroquímica. Aprovecha los conocimientos y la experiencia de más de una decena de países de la UE y facilita el acceso a instalaciones físicas, datos utilizables y servicios relevantes para la industria basados en soluciones de caracterización novedosas.
Plataforma Teesmat y casos de éxito
Teesmat es una plataforma dedicada a la caracterización de materiales para baterías de iones de litio, baterías de iones de Na, baterías totalmente sólidas de Li, baterías de Zn/Li impresas, baterías de plomo-ácido, baterías de metal-aire, baterías de flujo redox, supercondensadores y cualquier otro tipo de dispositivo de almacenamiento de energía electroquímica.
La plataforma ofrece servicios personalizados de resolución de problemas, apoyo en la definición del problema a resolver y el resultado esperado, técnicas innovadoras y desarrollo de las técnicas del futuro, base de datos de materiales que proporciona datos estandarizados, reproducidos y con control de calidad, modelos y simulaciones de materiales.
El banco de pruebas desarrollado por Teesmat ha abierto la experiencia en múltiples técnicas de caracterización y las ha puesto a disposición de la industria de las baterías. Los casos de éxito incluyen el desarrollo de una herramienta de control de calidad adecuada para el desarrollo eficiente de electrodos, baterías de tecnología híbrida con carga más rápida y ciclos de vida más largos, y una solución para abordar la oxidación del cobre en aplicaciones de almacenamiento de energía. La plataforma también ha logrado identificar y probar un mecanismo para predecir la vida útil de las celdas de iones de litio para automóviles.
Los próximos pasos incluyen la preparación para la fase comercial. Después de la finalización del proyecto en agosto de 2022, la plataforma seguirá operando como un servicio de pago. Por lo tanto, Teesmat seguirá desempeñando su papel en el desarrollo de un sector europeo de baterías competitivo y tecnológicamente avanzado.