El nuevo proceso de fabricación ha reducido a la mitad el costo de las baterías de iones de litio

Investigadores del Instituto de Tecnología de Massachusetts y 24M han desarrollado un proceso mejorado para la producción de nuevas baterías de iones de litio de diseño. Según los cálculos de los ingenieros, al menos reduce a la mitad el costo de las baterías al simplificar el proceso en sí mismo y reducir la cantidad de materiales necesarios, al tiempo que mejora las características técnicas de las baterías.

Las baterías de iones de litio son la parte más cara del vehículo eléctrico. Solo debido a este "pirateo", el precio minorista del automóvil disminuirá significativamente.

"Hemos revisado todo el proceso", dice el profesor Yet-Ming Chiang, cofundador de 24M (anteriormente también cofundador del fabricante de baterías A123). El proceso actual de fabricación de baterías, dice, no ha cambiado mucho en dos décadas desde la invención de la tecnología. Es ineficiente y utiliza más etapas de las requeridas.

Para 2020, según Chan, 24M podrá producir baterías por menos de $ 100 por kilovatio-hora. De acuerdo a los expertos, este es precisamente el precio que representa el umbral de precios para la distribución masiva de vehículos eléctricos. La megafactory Tesla Gigafactory 1 actualmente en construcción también espera alcanzar dicho costo en 2017 debido a la producción en masa.

Por el momento, se estima que el costo de las baterías de iones de litio oscila entre $ 300 y $ 500 por kilovatio-hora.

Baterías semisólidas

La nueva tecnología de proceso es un modelo híbrido entre una batería sólida convencional y la llamada " batería de flujo", en la que el papel de los electrodos es desempeñado por las suspensiones de pequeñas partículas en un fluido bombeado a varios compartimentos de la batería. En realidad, tal diseño de batería fue inventado hace cinco años por el propio profesor Chan y sus colegas.

En la opción 24M, aunque el material del electrodo no es fluido, todavía consiste en una suspensión coloidal "semisólida" similar. En realidad, lo llamaron una batería "semisólida".

Este enfoque simplifica enormemente la producción de baterías y también agrega flexibilidad y durabilidad. En el trabajo científico que el profesor publicó en la revista "Journal of Power Sources" ( doi: 10.1016 / j.jpowsour.2015.06.023), se dice que el nuevo diseño es adecuado para baterías con baja densidad de energía y alta densidad de energía, como en las baterías de iones de litio.

El proceso de fabricación estándar proporciona la aplicación de líquido capa por capa en los rodillos del sustrato. Cada capa debe secarse antes de aplicar la siguiente. El nuevo método no requiere secado alguno. Usando menos electrodos con menos espesor, reduce en un 80% el número de capas requeridas en la batería, así como la cantidad de material que no funciona dentro de la batería.

Si las partículas en suspensión sirven como electrodos, entonces las partículas cargadas deben recorrer una distancia más corta, una propiedad conocida como "tortuosidad", que reduce la cantidad de material necesario para los electrodos.

La ilustración muestra que las baterías nuevas pueden doblarse y doblarse, esto no afecta sus propiedades.



24M ya ha fabricado unas 10,000 baterías para probar en la planta piloto. La compañía recibió ocho patentes, y otras 75 solicitudes de patentes están pendientes. Dada la inversión de $ 50 millones recibida de las empresas de capital de riesgo más una subvención del Departamento de Energía de los Estados Unidos, queda claro que el negocio aquí es serio.

Inicialmente, se suponía que debía usar baterías como fuentes de energía de respaldo en energía alternativa, pero ahora el profesor Chan y sus colegas decidieron que las baterías nuevas son bastante adecuadas para vehículos eléctricos.

Es importante destacar que el nuevo proceso de fabricación permite que una pequeña fábrica logre el mismo costo de producción que una gran fábrica. Un aumento en la producción no produce un efecto económico notable. Por lo tanto, las perspectivas económicas de la Gigafactory de Tesla Motors se están volviendo un poco más confusas. Sin embargo, Ilon Mask no se ofende si las baterías de iones de litio se vuelven más baratas varias veces sin su ayuda.

Source: https://habr.com/ru/post/es381101/