El AIT inicia una investigación sobre material anódico basado en silicio y sulfuro de estaño
El título del proyecto RESTINA significa "Materiales de ánodo nanocompuestos de silicio recuperado/sulfuro de estaño para baterías de iones de litio de generación 3b". El objetivo del proyecto es desarrollar materiales anódicos de alto rendimiento y respetuosos con el medio ambiente a base de silicio y sulfuro de estaño para las baterías de iones de litio de generación 3b. Este término se refiere a las baterías que, a diferencia de las actuales para coches eléctricos, tienen una mayor densidad energética, una química celular mejorada y una mejor gestión de la batería. Además, las baterías de nueva generación deberían envejecer más lentamente y permitir más ciclos de carga.
El AIT describe la deseada mezcla de materiales de nanocompuestos hechos de silicio reciclado (obtenido de módulos fotovoltaicos en desuso) y sulfuro de estaño (SnS2) como el núcleo tecnológico del proyecto. Según los austriacos, este novedoso enfoque combina la alta capacidad específica del silicio con la buena conductividad eléctrica de los compuestos de estaño. Al mismo tiempo, los socios del proyecto quieren acercar sus conceptos básicos de laboratorio a los requisitos industriales. Por ejemplo, la innovación tecnológica debe garantizar una mayor compatibilidad medioambiental y sostenibilidad de los materiales de los ánodos.
"En la investigación sobre pilas, nos enfrentamos al reto de aunar el rendimiento de los materiales, la viabilidad industrial y la responsabilidad medioambiental", explicó el Dr. Damian Cupid, científico principal del Instituto Austriaco de Tecnología AIT y director del proyecto RESTINA. El proyecto persigue precisamente este enfoque integrado: "Combinamos el silicio reciclado con una química de materiales innovadora y un procesamiento sostenible para desarrollar una nueva clase de materiales de ánodos de alto rendimiento para las futuras generaciones de baterías". El proyecto muestra cómo la investigación de materiales puede contribuir de forma concreta a la transición energética, desde la idea hasta la célula piloto." Además del Instituto Austriaco de Tecnología AIT, también participan en el proyecto Frimeco Produktions GmbH, la Universidad de Viena y la Universidad de Lieja.
Los participantes en RESTINA también están estudiando los detalles tecnológicos: al cargar la batería, se crearán heteroestructuras en la interfaz de las partículas del ánodo ('Si/Li₂S y Sn/Li₂S'), que tienen la función de amortiguar las tensiones mecánicas -causadas por el cambio de volumen de los materiales activos- y mejorar la estabilidad a largo plazo del ánodo. Con este novedoso enfoque, el equipo del proyecto afirma que trata de resolver específicamente los problemas de los ánodos convencionales basados en Si. Entre ellos se encuentran la rotura de partículas, la inestabilidad de la capa SEI (interfaz electrolítica sólida) y la baja conductividad.
Para producir los compuestos de Si/SnS2, los investigadores están evaluando dos procesos de fabricación complementarios y escalables industrialmente: un proceso solvotérmico en disolventes respetuosos con el medio ambiente y el llamado fresado de bolas de alta energía. Con vistas a la compatibilidad medioambiental, los iniciadores también quieren desarrollar revestimientos protectores a base de carbono que estabilicen las superficies de las partículas. "Estos recubrimientos no sólo permiten una manipulación segura en el aire (sin liberación de gases tóxicos como el H₂S), sino también el procesamiento en agua de los electrodos, un paso importante hacia la tecnología de las pilas ecológicas", escribe el AIT. Este enfoque también permite reciclar posteriormente los materiales de los electrodos en medios acuosos sin reacciones secundarias perjudiciales.
En el propio AIT, los nanocompuestos de Si/SnS₂ se desarrollan y escalan hasta un nivel de producción compatible con la industria. Además, los nuevos materiales de ánodo (en combinación con materiales de cátodo dominados por el níquel) se están utilizando para producir pilas de petaca de generación 3b con capacidades de entre 2 y 5 Ah. Junto con la Universidad de Lieja, el AIT también está investigando los mecanismos de envejecimiento electroquímico de los materiales. La Universidad de Viena está aportando resultados fundamentales sobre diagramas de fase, estructuras cristalinas y propiedades termodinámicas del sistema Si/SnS₂. El socio industrial Frimeco está aportando su experiencia en la síntesis escalable y el recubrimiento de los nanocompuestos.
0 Comentarios