Los científicos del CBI colaboran en un proyecto para mejorar la vida útil de las baterías de almacenamiento de energía

Mientras la UE se prepara para convertirse en líder mundial en tecnología y fabricación de baterías sostenibles, el Consortium for Battery Innovation (CBI) ha lanzado un nuevo proyecto de investigación europeo que utiliza difracción de neutrones en un intento por mejorar la vida útil de las baterías de almacenamiento de energía.

El proceso de alta tecnología, que visualiza toda la estructura cristalina de la batería mientras funciona, permite a los expertos en baterías observar y controlar los procesos que afectan la vida útil y el rendimiento de la batería.

El proyecto se está llevando a cabo en colaboración con el  Instituto de Nanociencia y Materiales de Aragón  (INMA) y la empresa de baterías con sede en la UE Exide Technologies. Es uno de una gama de estudios avanzados de innovación de baterías en curso financiados por CBI.

El proyecto utiliza el instrumento de imágenes de neutrones fríos NG6 del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST, EE. UU.) Para proporcionar imágenes al equipo europeo de científicos.
El proyecto utiliza el instrumento de imágenes de neutrones fríos NG6 del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST, EE. UU.) Para proporcionar imágenes al equipo europeo de científicos.

A medida que los países apuntan a una rápida reducción de carbono en la batalla para detener el cambio climático, el almacenamiento de energía en baterías se convertirá en una de las tecnologías definitorias del siglo, y se prevé que la demanda crecerá a 20.000 MWh para 2025. Las baterías de plomo avanzadas son una parte fundamental de este panorama, y ​​Europa alberga una capacidad líder de fabricación, reciclaje e investigación. 

Los científicos unirán fuerzas de INMA, un instituto conjunto entre una de las universidades más antiguas de España, la Universidad de Zaragoza, y la institución pública de investigación más grande de España y la tercera más grande de Europa, el Consejo Nacional de Investigaciones Científicas (CSIC) y Exide Technologies, un empresa global de baterías a través de uno de sus centros de I + D ubicados cerca de Madrid. Estudiarán los procesos fundamentales que gobiernan la eficiencia de la recarga y la falla del electrodo de la batería utilizando un conjunto de experimentos de línea de luz de neutrones.

A través de un enfoque específico en los electrodos de la batería, que transfieren energía hacia y desde el electrolito para alimentar el dispositivo polarizado al que se conectan, la difracción de neutrones se utilizará para estudiar las baterías en funcionamiento en diferentes ciclos de trabajo. 

Para aplicaciones de almacenamiento de energía, muchas de las cuales incorporan elementos de energía renovable, las baterías de plomo avanzadas operan en estado de carga parcial (PSoC) y en alta profundidad de descarga (DoD), ambos exigentes ciclos de trabajo. 

El director de CBI, Dr. Alistair Davidson, dijo: “La capacidad de sondear los electrodos de la batería en tiempo real bajo ciclos de trabajo típicos de almacenamiento de energía brindará información vital sobre cómo mejorar el rendimiento y la vida útil general de la batería.

“Esta información es una parte fundamental de nuestro programa de investigación avanzada de baterías, cuyo objetivo es garantizar que las baterías de plomo avanzadas sigan innovando para satisfacer la mayor demanda de almacenamiento de energía limpia y renovable en todo el mundo”.

La difracción de neutrones es capaz no solo de mapear la actividad de la superficie de los electrodos, sino también de todo el electrodo y el electrolito presentes en la batería. Esto proporciona una imagen completa de cómo los electrodos de la batería están cambiando a nivel micro, algo nunca antes hecho en la investigación de baterías de plomo.  

Al describir los fenómenos de los electrodos que gobiernan la vida útil de la batería, la investigación está generando nueva información sobre cómo controlar el material activo y maximizar la vida útil de la batería en todas las aplicaciones para baterías de plomo avanzadas, un objetivo clave en la hoja de ruta técnica de CBI.

La demanda de almacenamiento de energía limpia continúa aumentando en toda Europa y más allá, y la investigación pionera será significativa para garantizar que las baterías de plomo avanzadas continúen innovando para cumplir con los requisitos técnicos futuros de estos sistemas. 

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