Investigadores alemanes demuestran un proceso de secado de electrodos basado en láser
Ya informó sobre los resultados provisionales del proyecto IDEEL el pasado mes de abril. Como parte del proyecto, los investigadores que trabajan con la Cátedra de Ingeniería de Producción de Componentes de E-Movilidad (PEM) de la Universidad RWTH de Aquisgrán han desarrollado un método de secado de cátodos de LFP y ánodos de grafito mediante un proceso láser, más rápido y eficaz que los métodos actuales.
"El secado de los electrodos mediante el proceso rollo a rollo ha sido hasta la fecha uno de los procesos más intensivos en energía, costes y CO2 en la producción de baterías de iones de litio", afirma el director de PEM, el profesor Achim Kampker. Esto se debe a que, hasta ahora, los electrodos tienen que pasar por enormes hornos continuos, a menudo alimentados por gas, después del recubrimiento. Estos hornos y sistemas de recubrimiento se encuentran en grandes salas blancas, que también requieren mucha energía para el aire acondicionado. Este paso del proceso, que sigue al revestimiento en húmedo, es responsable de una gran parte de la demanda energética en la producción de baterías y, por tanto, también de los elevados costes.
En el anuncio actual, el PEM habla literalmente de un "gran avance" en el secado por láser en la producción de pilas. Como parte del proyecto IDEEL, se ha desarrollado un proceso de secado combinado: en primer lugar, el material se "preseca" con láseres de diodo de alta potencia antes de pasar a un horno a medida más pequeño.
El sistema híbrido se ha escalado por primera vez a una velocidad de banda de 30 metros por minuto. "El refuerzo láser al inicio del proceso reduce a la mitad la longitud necesaria del horno, lo que ahorra un valioso espacio de proceso, reduce significativamente la necesidad de salas de secado de alto consumo energético y disminuye los costes operativos en un 20-30% en total", afirma el profesor Heiner Heimes, miembro de la dirección de PEM. El nuevo enfoque permite procesos más económicos y respetuosos con el clima, lo que mejora significativamente el equilibrio económico y ecológico global de la producción de pilas.
Para el nuevo proceso de secado hubo que desarrollar previamente nuevos revestimientos de ánodo y cátodo con formulaciones acuosas a base de grafito, fosfato de hierro y litio y grafito de silicio. Sin embargo, tanto las nuevas formulaciones como el proceso combinado láser-horno no deberían "presentar ningún inconveniente en cuanto a los resultados del proceso". El siguiente paso es incorporar el proceso al trabajo de la Fraunhofer FFB de Münster (Alemania).
El jefe de PEM, Achim Kampker, no espera que surjan problemas fundamentalmente nuevos con la ampliación del secado láser. "A pesar del aumento del rendimiento, la calidad es al menos equivalente en términos de adherencia, humedad residual, conductividad eléctrica y propiedades electroquímicas", afirma Kampker. "Por tanto, la idoneidad para el uso industrial ha quedado plenamente demostrada".
En el proyecto "Implantación de procesos de secado por láser para la producción económica y ecológica de baterías de iones de litio" (IDEEL) participaron, además de la PEM, la Fábrica Fraunhofer de Investigación de Pilas de Batería FFB, el centro "Tecnología Electroquímica Energética de Münster" (MEET) de la Universidad de Münster y el Instituto Fraunhofer de Tecnología Láser (ILT), así como las empresas Laserline, COATEMA Coating Machinery y Optris.
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