Compuesto por 14 socios europeos, el proyecto SOLiDIFY ha desarrollado una batería de estado sólido de litio-metal de alto rendimiento. El prototipo presenta un electrolito sólido procesado de líquido a sólido único, desarrollado conjuntamente por imec, Empa y Solvionic. Además, el proceso de fabricación, que es rentable y adaptable a las líneas de producción de baterías de iones de litio existentes, allana el camino para baterías de litio sólidas comercialmente viables para la electromovilidad.
En el marco del proyecto SOLiDIFY, imec (como coordinador) y sus 13 socios europeos han creado un prototipo de batería de electrolito sólido de metal de litio de alto rendimiento. La celda tipo bolsa, fabricada en el laboratorio de baterías de última generación de EnergyVille (Genk, Bélgica), alcanzó una densidad energética excepcional de 1.070 Wh/L, en comparación con el máximo de 800 Wh/L para las tecnologías de iones de litio.
El consorcio destaca que el proceso de fabricación promete una transferencia industrial asequible, ya que se puede gestionar a temperatura ambiente, se adapta a las líneas de producción de baterías de iones de litio actuales y se prevé que cueste menos de 150 euros por kWh.
Desarrollo del prototipo de batería de alto rendimiento
Este logro se ha alcanzado mediante una cuidadosa evaluación y optimización de nuevos materiales y recubrimientos avanzados, proporcionados por los socios del proyecto SOLiDIFY, financiado por el programa de investigación e innovación Horizonte 2020 de la Unión Europea.
Para el electrolito sólido del prototipo, se utilizó un material nanocompuesto basado en líquido iónico polimerizado dopado (PIL), lo que permitió un enfoque de solidificación «líquido-sólido» único.
La alta densidad energética se logró combinando un cátodo compuesto de alta capacidad, separado de un ánodo delgado de metal de litio por un separador delgado de electrolito sólido (50 μm), lo que dio como resultado una pila de celdas de batería compacta. Además, el consorcio superó los desafíos de resistencia mecánica e impregnación del cátodo para aumentar la tasa de carga de la celda a 3 horas y la vida útil a 100 ciclos. En comparación con los electrolitos líquidos, la celda sólida térmicamente estable tenía una inflamabilidad reducida, mejorando la seguridad.
A su vez, la aplicación de recubrimientos protectores de espesor nanométrico permitió el uso de cátodos NMC pobres en cobalto, reduciendo el impacto ambiental al tiempo que proporciona una mayor capacidad.
Ampliación de esta tecnología de batería
Los próximos pasos incluyen una mayor ampliación de esta tecnología de batería de alto rendimiento. Además, imec tiene como objetivo aumentar continuamente la energía y la densidad de potencia de las tecnologías de almacenamiento de energía, investigando también materiales de cátodo de próxima generación y ánodos de litio-metal mediante galvanoplastia.
El consorcio de SOLiDIFY ha estado formado por 14 socios, con centros de investigación imec/EnergyVille (Bélgica), Fraunhofer (Alemania), Centro Richerche Fiat SCPA (Italia) y Empa (Suiza), Universidad de Hasselt/EnergyVille (Bélgica) y Universidad Tecnológica de Delft (Países Bajos); así como los socios industriales VDL Groep (Países Bajos), Umicore (Bélgica), Solith (Italia), Solvionic (Francia), Sidrabe (Letonia), Leclanché (Suiza), Gemmate Technologies (Italia) y Powall (Países Bajos).