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NanoBat – GHz nanoscale electrical and dielectric measurements of the solid-electrolyte interphase and applications in the battery manufacturing line

El proyecto europeo de investigación NanoBat tiene como objetivo desarrollar novedosas herramientas nanotecnológicas para la realización de pruebas de calidad de baterías, de ión-Litio y más allá del Litio, con el potencial de redefinir la producción de baterías en Europa y en todo el mundo. Las técnicas de radiofrecuencia (RF) en la nanoescala serán más rápidas y estarán calibradas con mayor precisión que los métodos existentes en la actualidad. El proyecto reducirá de manera considerable los costes de producción de las baterías, lo que implicará importantes beneficios en la transición hacia un sistema energético limpio y a la movilidad eléctrica en Europa. El consorcio está formado por doce socios académicos e industriales y recibirá 5 millones de euros de financiación de la Unión Europea a lo largo de tres años.

El almacenamiento de energía eléctrica de manera sostenible es uno de los principales desafíos de este siglo y -como ha declarado la Comisión Europea- la producción de baterías es una de las industrias clave del futuro con un potencial de mercado estimado en 250 billones de euros para 2025. Alrededor de un tercio de los costes de producción está relacionado con la fase de formación del electrodo SEI (interfase de electrolito sólido), una lámina aislada eléctricamente que previene de la descomposición continuada de los electrolitos. Con el fin de crear una cadena de valor competitiva para la fabricación sostenible de celdas de baterías en Europa, encontrar métodos fiables para medir la calidad y el rendimiento de las baterías es de una importancia fundamental.

Con el objetivo de mejorar las técnicas de realización de pruebas de calidad no destructivas actualmente disponibles, el proyecto de investigación europeo NanoBat se ha propuesto desarrollar herramientas nanotecnológicas de radiofrecuencia para probar las baterías de ión-Litio y más allá del Litio. Con un enfoque específico en la nanoestructura de la capa SEI, este conjunto de herramientas incluirá novedosos métodos de elevada frecuencia, en el rango de GHz, para probar y cuantificar los procesos eléctricos en la SEI que son responsables del rendimiento y la seguridad de las baterías, pero resultan difíciles de caracterizar y optimizar.

Además de fomentar la competitividad industrial y la capacidad de innovación de la Unión Europea, los avances del proyecto NanoBat tendrán un impacto positivo en la economía circular y la huella medioambiental de la producción de baterías, ya que los métodos de prueba más precisos darán lugar a una disminución del consumo de energía y materias primas y de generación de residuos.

Para lograr los ambiciosos objetivos del proyecto, el consorcio seguirá cuatro pasos metodológicos:

  1. Desarrollo de cuatro nuevos instrumentos científicos de radiofrecuencia a escala múltiple para mediciones en tiempo real en línea y fuera de línea.
  2. Establecimiento de herramientas de modelización y análisis predictivo para la capa SEI, incluidos modelos físicos de GHz.
  3. Realización de estudios de materiales avanzados para celdas y primeras pruebas de demostración en las líneas piloto más pequeñas.
  4. Escalado considerando las especificaciones y objetivos de la industria.

A lo largo de los tres años de duración del proyecto, los nuevos métodos desarrollados se probarán primero en líneas piloto de baterías para automóviles eléctricos y aplicaciones aeroespaciales especiales. Una vez concluido el proyecto, los métodos de producción sostenible podrán ser ampliados a mayor escala mediante la participación de distintos agentes de la industria automovilística mundial y extenderse a otros mercados, como las baterías especiales para satélites, edificios sostenibles, materiales GHz o programas informáticos de modelización.

El consorcio del proyecto NanoBat está formado por doce socios académicos e industriales con conocimientos complementarios que contarán con el apoyo de un Consejo Asesor, que incluirá usuarios finales, representantes de comunidades científicas, responsables políticos de la Unión Europea y autoridades de normalización. Además, el proyecto fomentará la cooperación tecnológica mediante el establecimiento de un grupo de interés que agrupará a los principales actores de la industria europea e internacional.

En el marco del proyecto NanoBat, IMDEA Energía desarrollará un método de envejecimiento acelerado de las baterías para evaluar la calidad de las celdas de las baterías y predecir su ciclo de vida en pruebas de 24 a 48 horas.

Descarga el folleto del proyecto aquí 

Participantes: Keysight Technologies GmbH, Austria (Coordinador); Austrian Institute of Technology GmbH, Austria; Centro Ricerche Fiat, Italia; EURICE – European Research and Project Office GmbH, Alemania; Federal Institute of Metrology METAS, Suiza; Fundación IMDEA Energía, España; Johannes Kepler University Linz, Austria; Kreisel Electric GmbH & Co KG, Austria; Pleione Energy S. A., Grecia; QWED, Polonia; Ruhr-Universität Bochum, Alemania; Technische Universität Braunschweig, Alemania.
Tipo de Acción: Acción de Investigación e Innovación (RIA)
Entidad financiadora/Programa: El proyecto NanoBat ha recibido financiación del programa de investigación e innovación Horizonte 2020 de la Unión Europea bajo el acuerdo de subvención Nº 861962.
Convocatoria: H2020-NMBP-TO-IND-2018-2020 (Topic: DT-NMBP-08-2019: Real-time nano-characterisation technologies)
Periodo de realización: abril 2020 – marzo 2023
Investigador Principal: Dr. Jesús Palma (jesus.palma@imdea.org)