Investigadores del Instituto de Tecnolog\u00eda de Karlsruhe (KIT) han desarrollado y aplicado con \u00e9xito un concepto innovador para el recubrimiento y secado simult\u00e1neos de electrodos de dos capas. Esto deber\u00eda acelerar significativamente la producci\u00f3n de bater\u00edas.<\/p>\n
El proceso desarrollado en el grupo de investigaci\u00f3n de Tecnolog\u00eda de Pel\u00edcula Delgada (TFT) podr\u00eda reducir los tiempos de secado a menos de 20 segundos, seg\u00fan KIT. Esto significa reducir el tiempo de producci\u00f3n entre la mitad y un tercio del tiempo que se tarda con los m\u00e9todos actuales, lo que en \u00faltima instancia har\u00e1 que la producci\u00f3n de bater\u00edas de iones de litio sea m\u00e1s r\u00e1pida y barata.<\/p>\n
Sin embargo, sigue siendo un proceso qu\u00edmico h\u00famedo: Los materiales activos se mezclan en forma de polvo y se agitan con un aglutinante y disolventes para formar una pasta (\"slurry\"). A continuaci\u00f3n, esta pasta se aplica finamente sobre un soporte, normalmente papel de aluminio, y se seca en hornos para evaporar el disolvente y solidificar el revestimiento.<\/p>\n
El secado suele durar alrededor de un minuto, por lo que a una velocidad de producci\u00f3n de 100 metros por minuto, se requiere una distancia de secado correspondientemente larga. Acoplando los pasos del proceso de recubrimiento y secado, el grupo de investigaci\u00f3n del KIT ha logrado desarrollar ahora un concepto simult\u00e1neo. TFT ha presentado los resultados en el Tecnolog\u00eda energ\u00e9tica<\/em> revista; Jana Kumberg, estudiante de doctorado en el KIT, se encarg\u00f3 de la publicaci\u00f3n.<\/p>\n Concretamente, el concepto simult\u00e1neo utiliza diferentes materiales activos para las capas individuales y los aplica simult\u00e1neamente. Una capa se encarga de la adherencia y la otra de la capacidad espec\u00edfica. Esta estructura de capas -dividida aproximadamente en un tercio y dos tercios- permite una producci\u00f3n \"con una tasa de secado extremadamente alta y tiempos de secado reducidos a un tercio\", as\u00ed lo afirman los investigadores.<\/p>\n BASF tambi\u00e9n participa en el proyecto y describe el proceso de la siguiente manera: \"Una fina capa de imprimaci\u00f3n debajo del \u00e1nodo real puede ayudar a mejorar la adherencia. Esto puede reducir el contenido total de aglutinante en la pasta de material activo al recubrir los electrodos, lo que se traduce en una mayor densidad de energ\u00eda.\"<\/p>\n \"Nuestro trabajo demuestra que, en principio, dominamos todos los pasos del proceso para producir bater\u00edas de forma m\u00e1s r\u00e1pida y, por tanto, m\u00e1s rentable en el futuro, sin comprometer la calidad\", afirma el profesor Wilhelm Schabel. Adem\u00e1s, a pesar de la reducci\u00f3n del tiempo de secado, no hay p\u00e9rdida de capacidad y, por tanto, de autonom\u00eda de la bater\u00eda, ni siquiera con los llamados ciclos 3C, es decir, con una carga r\u00e1pida en 20 minutos.<\/p>\n En su estudio, los cient\u00edficos aplicaron diferentes materiales activos en las capas de un \u00e1nodo distribuidas a lo largo del espesor. Las diferentes propiedades se distribuyeron espec\u00edficamente en las capas del electrodo. Como resultado, los electrodos deber\u00edan poder adaptarse y mostrar mejores propiedades mec\u00e1nicas y electroqu\u00edmicas. \"Hemos obtenido unos resultados iniciales prometedores\", afirma Schabel. \"Ahora tenemos que seguir investigando sobre la realizaci\u00f3n industrial\".<\/p>\n El grupo trabaja actualmente en varias formas de ampliar el concepto simult\u00e1neo. Para ello, est\u00e1n probando el secado puramente convectivo con boquillas de alto rendimiento y m\u00f3dulos de secado l\u00e1ser. \"Nuestras investigaciones demuestran que, en principio, ser\u00eda posible aumentar el ritmo de producci\u00f3n de pilas entre un 200% y un 300% en el futuro\", explica Schabel.<\/p>\n El Ministerio Federal de Educaci\u00f3n e Investigaci\u00f3n alem\u00e1n (BMBF) financia las investigaciones con m\u00e1s de cinco millones de euros en el marco de diversos proyectos de agrupaciones de investigaci\u00f3n.<\/p>\n