Las baterías de estado sólido podrían ser más densas en energía, más seguras y de carga más rápida que la tecnología actual, pero encontrar una manera de hacerlas comercialmente viables es un desafío. Una empresa cree que la impresión 3D tiene la respuesta.
En los últimos años, las baterías de iones de litio que alimentan todo, desde teléfonos inteligentes hasta vehículos eléctricos, han experimentado grandes mejoras en su seguridad y densidad de energía ( una medida de la cantidad de energía que contienen por libra ) . Pero el progreso se está desacelerando, y parece probable que tendremos que cambiar a diseños de batería novedosos si queremos desterrar el automóvil a gasolina de los libros de historia.
Las baterías de estado sólido, que reemplazan el electrolito líquido que se encuentra en las celdas actuales por uno sólido, son algunos de los candidatos más prometedores a corto plazo . No solo harían que las baterías fueran más seguras al eliminar el electrolito líquido inflamable, sino que también podrían aumentar la densidad de energía y permitir una carga más rápida.
Varias empresas emergentes han desarrollado prototipos prometedores, pero descubrir cómo fabricar este tipo de baterías a escala es un gran desafío . La startup Sakuú , con sede en California , cree que la respuesta es utilizar la impresión 3D, lo que les permitiría hacer un uso mucho más eficiente del espacio y, por lo tanto, producir baterías con una capacidad mucho mayor que la de la competencia.
Las baterías se componen de tres componentes clave: un electrodo positivo llamado ánodo, un electrodo negativo llamado cátodo y un electrolito que permite que los iones viajen entre los dos. En las baterías de iones de litio más avanzadas de la actualidad, los electrodos se fabrican mediante un proceso de producción conocido como fabricación "rollo a rollo".
Los materiales utilizados para fabricar cada uno de los electrodos se mezclan en una pasta y luego se revisten sobre un rollo largo de papel de aluminio antes de secarse. Luego, estos rollos largos se cortan en secciones más pequeñas y se apilan uno encima del otro con un separador entre cada electrodo. Estas pilas se colocan en un recinto que luego se llena con electrolito líquido.
Incluso las compañías de baterías de estado sólido más nuevas proponen utilizar el mismo proceso de producción, pero Sakuú está adoptando un enfoque completamente diferente. Ha creado una impresora multimaterial de 10 metros de largo que puede trabajar tanto con cerámica como con metales. La máquina primero establece patrones de material en polvo antes de depositar un chorro de aglutinante de polímero que une las partículas. Luego deposita metal conductor en la parte superior . Estas capas se apilan una encima de la otra para producir células.
La compañía le dijo a The Verge que el enfoque le permite apilar más capas en un espacio dado que los enfoques convencionales. En su sitio web , Saku ú afirma que esto se debe a que su proceso de fabricación permite capas estructurales más delgadas y una estructura apilada novedosa. Esto significa que puede proporcionar un 100 por ciento más de capacidad que las celdas de iones de litio actuales o hacer que las baterías sean un 50 por ciento más pequeñas y un 40 por ciento más livianas.
Otro beneficio atractivo del uso de la impresión 3D es que debería ser posible construir baterías en todo tipo de formas diferentes, lo que es difícil con la fabricación tradicional de rollo a rollo. Esto podría permitir incorporar baterías en la estructura de los productos en lugar de tener que dedicarles espacio.
Esto es algo que se ha convertido en un foco importante para la industria de los vehículos eléctricos, ya que las empresas intentan aumentar la capacidad de la batería de sus vehículos sin agregar peso adicional. El fabricante chino de baterías Contemporary Amperex Technology y el vehículo eléctrico Leapmotor están trabajando en formas de construir baterías en el chasis de los automóviles, mientras que Tesla dice que ha ideado un nuevo pegamento que hará que sus baterías soporten carga, lo que les permitirá usarse como partes estructurales.
La capacidad de imprimir baterías en 3D en una variedad de formas podría impulsar esta tendencia, pero es probable que pase algún tiempo antes de que las baterías de Sakuú salgan a la carretera. Si bien le dijo a The Verge que cada una de sus impresoras eventualmente podrá producir alrededor de 40 megavatios hora de almacenamiento de energía, el equivalente a 500 baterías de automóviles eléctricos, hasta ahora solo tiene un prototipo de su máquina, y aún no ha sido se utiliza para hacer cualquier batería.
Sin embargo, si pueden poner en funcionamiento sus impresoras, esto podría proporcionar un gran impulso a los esfuerzos para aumentar el alcance y la confiabilidad de los vehículos eléctricos y empujarlos aún más hacia la corriente principal.
Fuente
singularityhub.com
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