Aplican tecnología láser para aumentar la estabilidad y la velocidad de carga de las baterías de ion-litio
Los centros tecnológicos Ceit y CIC energiGUNE han desarrollado una tecnología láser aplicable a superficies de cobre que permite aumentar la estabilidad y la velocidad de carga de las baterías de ion-litio. Se trata de un trabajo de investigación enmarcado en el proyecto Laser4Surf, en el que han participado 8 entidades europeas, y sus resultados abren la puerta a la utilización de la tecnología láser a gran escala para funcionalizar superficies metálicas.
CIC energiGUNE, centro de investigación vasco referente en almacenamiento en baterías, soluciones de energía térmica, e hidrógeno, y Ceit, centro de investigación vasco especializado en materiales, fabricación, movilidad, digitalización y economía circular —ambos miembros de Basque Research & Technology Alliance-BRTA— han completado el trabajo de investigación que permitirá utilizar la tecnología láser a gran escala para funcionalizar superficies de cobre y convertirlas en colectores de corriente para baterías de ion-litio.
“Gracias a este trabajo de investigación, hemos logrado fabricar colectores de corriente que posibilitan una mejor adhesión entre el electrodo y el colector, así como un mejor comportamiento a altas densidades de corriente”, ha manifestado Miguel Ángel Muñoz, responsable de la investigación en CIC energiGUNE. En esta misma línea, Ainara Rodriguez, responsable de la investigación en Ceit, ha asegurado que “además de la mejora en las prestaciones de los colectores, hemos conseguido optimizar el proceso láser de texturización del cobre a velocidades que nos permiten implementarlo a nivel industrial en esta y otras muchas aplicaciones”.
El trabajo se enmarca dentro del proyecto europeo Laser4Surf (Láser para la producción masiva de superficies metálicas funcionalizadas, por sus siglas en inglés), que tenía como objetivo principal la utilización de tecnología láser a gran escala para funcionalizar superficies metálicas, específicamente el titanio, el acero inoxidable y el cobre, y que gracias a la labor realizada por el consorcio han podido ser validados para su aplicación, respectivamente, en tres usos concretos: implantes, codificadores lineales y baterías.
Además de ser coordinador del proyecto, la labor de Ceit ha girado en torno al desarrollo de los procesos de funcionalización para los tres campos de aplicación antes mencionados. Fruto de este trabajo, Ceit ha desarrollado una plataforma de software que permite al usuario final de un sistema láser la selección automática de los parámetros del proceso que dan lugar a una funcionalidad deseada, sin necesidad de entender profundamente el proceso de generación de LIPSS, lo que simplifica enormemente la implantación industrial de estos procesos.
Por su parte, CIC energiGUNE ha participado en el proyecto validando las superficies de cobre estructuradas -a nivel nanométrico- como colectores de corriente para baterías de ion-litio. En este sentido, la modificación de la superficie del colector de corriente, en comparación con los modelos utilizados hasta ahora, ha dado como resultado una mejor adhesión entre electrodo y colector y una mayor cantidad de material activo por unidad de superficie. Asimismo, ha posibilitado la utilización de agua como disolvente para preparar el electrodo sin necesidad de recurrir a disolventes orgánicos que generan vapores tóxicos.
En consecuencia, estas mejoras se han traducido en un aumento de la estabilidad de la batería, de forma que podrá usarse más tiempo, gracias a unos ciclos de vida más largos, y en un incremento en la velocidad de carga de la batería.
El trabajo integral realizado en el marco de Laser4Surf ha permitido confirmar que la nano estructuración da como resultado una capacidad de carga-descarga mejorada para todos los electrodos y configuraciones de celda. De hecho, las baterías pueden cargarse y descargarse más rápido mientras mantienen densidades de corriente más altas.
Además, el prototipo de la celda en formato full pouch demostró una mayor capacidad de retención, con lo que se ha mejorado tanto el ciclo de vida como la adherencia y rugosidad de los colectores de corriente con el material del electrodo, ya que la mejora de la adherencia aumenta el número de ciclos.
Junto a Ceit y CIC energiGUNE, las organizaciones participantes en Laser4Surf han sido: Lasea. Multitel, Iris, Fagor Automation, Rescoll y The European Science Communication Institute (ESCI).
