Se trata del primer sistema completo basado en baterías de litio sin cobalto para vehículos eléctricos, el cual integra una serie de innovaciones en seguridad, control y eficiencia, destinadas a la próxima generación de celdas.
¿Qué mejoras presenta esta tecnología?
En primer lugar, la utilización de una combinación de aluminio y madera en el ‘battery pack’ en lugar de acero reduce el peso en un 30%.
En cuanto al conjunto de la pila, la disminución es aproximadamente del 10%.
«Consideramos que estos valores podrían incluso mejorar en los próximos años«, señala Lluís Trilla, Investigador Senior del Instituto de Investigación en Energía de Cataluña (IREC), socio coordinador del proyecto, a Mobility Portal España.
Además de un diseño más ligero, incorpora sensores, algoritmos y sistemas de comunicación innovadores desarrollados en el marco de la propia iniciativa.
En concreto, incluirá tres novedades principales.
Una de ellas consiste en desarrollar una nueva química para reemplazar el cobalto, reduciendo así el impacto social y ambiental asociado a este material.
Este componente permite que las celdas funcionen con mayor durabilidad y ciclos de carga más rápidos, lo que convierte el desafío de sustituir este metal caro, tóxico y dependiente de países africanos en un reto considerable.
Por este motivo, el consorcio se enfoca en desarrollar una composición catódica libre de dicho metal, con el propósito de avanzar hacia la creación de baterías que puedan competir plenamente en el mercado en el futuro.
¿De qué manera? Sustituyendo el cobalto por óxidos de aluminio y enriqueciendo el litio para mejorar su estabilidad.
“Otra de las innovaciones consiste en aumentar la capacidad de inteligencia de la batería”, asegura Lluís Trilla.
Compuesto por 96 celdas individuales de iones de litio libres de cobalto, el sistema completo de la celda incluye sensores de temperatura, deformación e impedancia que proporcionan al usuario información detallada sobre su estado.
Así como también cuenta con un sensor de presión y un detector de gases que pueden identificar cualquier reacción interna, cuyos datos pueden ser monitoreados continuamente para garantizar un funcionamiento eficiente en todo momento.
“Con todo ello hemos logrado mejorar la capacidad de control y la obtención de información sobre el rendimiento interno, permitiendo así optimizar la operación”, sostiene el experto.
La tercera innovación implica perfeccionar todo el diseño de la pila.
En este sentido, se ha trabajado en reducir el impacto ambiental mediante la automatización del proceso de fabricación y el aumento de la reciclabilidad.
De acuerdo al Investigador Senior de IREC, estos tres aspectos se han alcanzado con éxito.
“Se han ensamblado varios prototipos de baterías y se están llevando a cabo pruebas en el centro IDIADA, conforme a las normativas actuales del sector automotriz, para verificar que el prototipo funcione como era esperado”, detalla.
El demostrador llega casi a los 20 kilovatios (kW) de potencia, lo cual es adecuado para un vehículo ligero, pero podría escalar fácilmente hasta los 100 kW o más.
Así podría aplicarse a camiones, autobuses u otros coches de gran tamaño que requieran mayor potencia.
¿Cuándo estará disponible en el mercado?
Actualmente, el desarrollo del prototipo se encuentra en los niveles 5 y 6 de la escala Technology Readiness Level (TRL), que evalúa la madurez de una tecnología.
El nivel 1 representa la etapa más básica y el nivel 9 indica la fase más avanzada.
El siguiente paso sería elevar este TRL a 7 u 8, lo que permitiría la homologación y la entrada del producto al mercado.
“Estimamos que para 2030 ya se puedan aplicar algunas de estas innovaciones para alcanzar baterías más sostenibles, eficientes y con óptimas prestaciones”, enfatiza Lluís Trilla.
Acerca del proyecto COBRA
El cobalto es un componente necesario para la fabricación de las celdas de iones de litio más comunes.
En este marco, el impulso de la movilidad eléctrica está aumentando el desequilibrio entre la oferta y la demanda, lo que ha llevado a un incremento en el precio del material.
Sin embargo, aún no se ha logrado sustituir este elemento en las baterías de iones de litio.
Para abordar este desafío, el proyecto COBRA tiene como objetivo desarrollar un cátodo libre de cobalto.
Este proyecto involucra a universidades, organizaciones de investigación y tecnología, pymes y empresas que abarcan toda la cadena de valor de la industria de las baterías de la Unión Europea.
Con un presupuesto de 12 millones de euros, el proyecto cuenta con cofinanciamiento de la Comisión Europea.
Entre los socios se encuentran IREC, CIDETEC, Stockholm University, imec, Uppsala University, Solvionic, Fraunhofer ISIT, Fraunhofer LBF, ReSiTec AS y Technische Hochschule Ingolstadt.
Así como también CEA, aentron, Infineon Technologies, TNO, Eurecat, AVL, Applus+ IDIADA, Bax.
