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High energy lithium sulphur cells and batteries

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Mejora de la comerciabilidad de las baterías de litio-azufre

El proyecto HELIS, financiado con fondos europeos, contribuyó a que las baterías de litio-azufre estén un paso más cerca de su comercialización al abordar cuestiones relacionadas con su seguridad y estabilidad.

Energía

Las baterías de litio-azufre (LSB, por sus siglas en inglés) están bien posicionadas para suceder a las baterías de iones de litio gracias a su alta energía específica y rentabilidad. De hecho, se ha demostrado que las LSB tienen una energía específica de entre 500 a 600 W h/kg, que es significativamente mejor que los 150 a 250 W h/kg de las baterías de iones de litio. Con todo, estas ventajas se ven desbancadas por una serie de dificultades que han frenado la comercialización de las LSB. Muchos de estos obstáculos para la comercialización se abordaron durante el proyecto EUROLIS, financiado con fondos europeos, que desarrolló soluciones prácticas para algunas de las carencias de índole química que presentan las LSB. Por ejemplo, el proyecto resolvió el problema de la baja conductividad eléctrica del cátodo y la pérdida irreversible de materiales activos al disolver el litio-azufre en el electrolito. El proyecto HELIS (High energy lithium sulphur cells and batteries) prosiguió con la labor de EUROLIS. Robert Dominko, coordinador de los proyectos EUROLIS y HELIS, comenta: «Nuestro objetivo era mejorar la estabilidad de los ánodos de litio durante el ciclado y abordar cuestiones como el reciclado y la seguridad mediante la ampliación de los métodos desarrollados bajo los auspicios de EUROLIS. De esta manera, dimos otro gran paso hacia la creación de una pila LSB completa y lista para ser comercializada».

La cadena de valor de las LSB

El uso de una cadena de valor completa para la producción de LSB representó el factor diferenciador del proyecto. Cada uno de los catorce socios del proyecto estuvo a cargo de gestionar una tarea específica a lo largo de la cadena, cuyo primer eslabón consistió en el desarrollo de materiales para tres conjuntos diferentes de pilas prototipo. En última instancia, se empleó una pila prototipo de tamaño D para evaluar todos los componentes desarrollados durante el proyecto. Uno de los objetivos principales del proyecto consistió en diseñar separadores de carga y electrolitos que exhibieran las características requeridas por las LSB. Por ejemplo, mediante la modificación de la superficie del litio metálico o del separador de carga, los investigadores lograron desarrollar y evaluar varios componentes que utilizan litio metálico para proteger contra la degradación continua. Dominko explica: «Los mejores componentes se emplearon para las pilas prototipo, que se ensamblaron en las instalaciones de nuestro socio industrial. En total, se produjeron y probaron tres generaciones diferentes de pilas LSB de acuerdo con las especificaciones de la industria de la automoción». Los investigadores del proyecto realizaron asimismo pruebas de envejecimiento y seguridad, que son esenciales para la validación del método. Toda la investigación fue respaldada por cálculos teóricos y análisis del ciclo de vida, y las pilas de los dos proyectos se emplearon para desarrollar un proceso de reciclado para las LSB. «Todo este trabajo conllevó la creación del entorno químico adecuado para permitir una reversibilidad y ciclabilidad excelentes con una densidad energética moderada», añade Dominko.

Comportamiento seguro y gran ciclabilidad

Gracias a sus sólidas asociaciones orientadas a los resultados y al uso de una cadena de valor bien definida, el proyecto HELIS logró desarrollar pilas LSB que exhiben un comportamiento seguro y una gran ciclabilidad con una densidad energética moderada. Ahora bien, la protección del litio sigue siendo una cuestión por resolver que será el foco de la próxima fase del proyecto. «Durante el proyecto HELIS, nuestros socios adquirieron muchos conocimientos técnicos e incluso registraron varias patentes, lo que los coloca en una buena posición para llevar esta tecnología a un uso comercial», concluye Dominko.

Palabras clave

HELIS, EUROLIS, baterías de litio-azufre, LSB, baterías de iones de litio, litio, industria de la automoción

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