FACILIDAD Proyecto de investigación sobre ánodos que contienen silicio
En FACILE participan cuatro socios de Baden-Wurtemberg, entre ellos el Centro de Investigación de Energía Solar e Hidrógeno de Baden-Wurtemberg (ZSW). Según sus propias declaraciones, el consorcio de la industria y la ciencia se está "centrando en procesos probados de la producción de papel y telas no tejidas, combinados con las técnicas de recubrimiento industrial más avanzadas de la tecnología de semiconductores y la fotovoltaica".
El objetivo es aumentar la densidad energética práctica en el lado del ánodo hasta en un 250%, mejorando al mismo tiempo la huella ecológica de las baterías. Los ánodos de grafito pueden almacenar litio hasta 370 miliamperios hora por gramo, mientras que el silicio ofrece una capacidad teórica de almacenamiento de hasta 4.200 miliamperios hora por gramo. Con el aumento del 250%, los socios del proyecto FACILE aspiran a una capacidad práctica de al menos 1.000 miliamperios hora por gramo.
Las ventajas teóricas del silicio como material anódico son bien conocidas, pero también lo son los obstáculos para su aplicación práctica: "El gran reto es que el volumen del silicio cambia notablemente durante la carga y la descarga. A menos que se tomen las contramedidas adecuadas, esto pronto provoca grietas y desconchones en el ánodo, lo que puede provocar el fallo de la batería", como explica la ZSW en su comunicado de prensa. El cambio de volumen afecta a la estabilidad mecánica de la célula y hasta ahora ha limitado la adición de silicio a los ánodos (si es que se utiliza en los coches eléctricos de producción en serie) a un pequeño porcentaje, lo que también reduce la ventaja en términos de capacidad de almacenamiento y rendimiento de carga rápida.
Material compuesto de vellón para compensar el cambio de volumen
Precisamente por ahí quieren empezar los equipos de investigación de los cuatro socios: en lugar del clásico recubrimiento de láminas portadoras metálicas, se van a desarrollar ánodos de silicio sobre sustratos no tejidos basados en fibras y conductores de la electricidad. La estructura no tejida, flexible y basada en fibras, está pensada para compensar los cambios de volumen del silicio. Los investigadores esperan que el novedoso material compuesto ofrezca un alto rendimiento y una larga vida útil con sostenibilidad.
"FACILE muestra cómo la industria y la ciencia de Baden-Württemberg pueden cubrir conjuntamente toda la cadena de valor de las baterías de iones de litio, desde el desarrollo de materiales hasta la producción de células", afirma Markus Hölzle, miembro del Consejo Ejecutivo y director de la ZSW de Ulm. "El proyecto va a desarrollar ánodos de silicio sobre sustratos flexibles de tela no tejida que compensen los importantes cambios de volumen del material. Esto dará lugar a baterías potentes, duraderas y sostenibles, y contribuirá de forma importante a reforzar la posición competitiva de la región."
El ZSW de Ulm está probando inicialmente los ánodos de silicio a base de fibra producidos en el proyecto en pequeñas celdas de prueba. A continuación, los científicos examinarán los procesos de fabricación, los adaptarán y los ampliarán para producir grandes celdas de baterías como las que se utilizan en los vehículos eléctricos. Para ello se utilizarán las instalaciones de producción de células piloto del ZSW.
Centrotherm International AG, con sede en Blaubeuren, que también coordina el proyecto, trabaja como especialista en ingeniería mecánica en el desarrollo de una innovadora planta de alto rendimiento para el recubrimiento con silicona de materiales de fibra. Phoenix NonWoven GmbH & Co. KG de Lenningen desarrolla y suministra telas no tejidas especiales. El Centro Internacional de Investigación de la Energía Solar de Constanza (ISC Konstanz e.V.) está investigando la conexión entre la tela no tejida y la lámina de cobre, mientras que el departamento de fotovoltaica de la Universidad de Constanza realiza los análisis del material.
El proyecto, que comenzó el 1 de julio de 2025, está financiado por el Ministerio de Economía, Trabajo y Turismo de Baden-Wurtemberg con un total de 1,28 millones de euros. Tendrá una duración de 24 meses, hasta el 30 de junio de 2027.
Este artículo fue publicado por primera vez por Sebastian Schaal para la edición alemana de electrive.
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