Ha comenzado la carrera para generar nuevas tecnologías que preparen a la industria de las baterías para la transición hacia un futuro con más energía renovable. En este escenario competitivo, es difícil decir qué empresas y soluciones saldrán victoriosas.
Las empresas y universidades se apresuran a desarrollar nuevos procesos de fabricación para reducir los costos y el impacto ambiental de la construcción de baterías en todo el mundo. Están trabajando para desarrollar nuevos enfoques para construir cátodos y ánodos (los componentes de las baterías con carga positiva y negativa) e incluso utilizar diferentes iones para mantener la carga. Si bien no podemos analizar todas las tecnologías en desarrollo, podemos analizar algunas para darle una idea de los problemas que la gente está tratando de resolver.
Fabricación más limpia
La empresa Sylvatex, con sede en California, ha desarrollado un proceso eficiente y sin agua para fabricar material activo catódico (CAM). «Esta innovación de proceso reduce el costo total de CAM en un 25 % mientras utiliza un 80 % menos de energía y elimina el uso de agua y corrientes residuales de sulfato de sodio», dijo Virginia Klausmeier, directora ejecutiva y fundadora de Sylvatex.
El objetivo de Sylvatex es reducir la huella de carbono del proceso de fabricación de baterías, según Klausmeier. Sostuvo que otras empresas ampliaron un proceso ineficiente a medida que el mercado crecía rápidamente. “Estas plantas utilizan 200 millones de galones de agua al año. El material del cátodo representa entre el 50 y el 70 por ciento del coste de la batería”.
Según Alex Kosyakov, cofundador y director ejecutivo de la empresa de componentes de baterías Natrion, el proceso habitual de fabricación de cátodos y baterías de iones de litio consta de muchos pasos. Los fabricantes comienzan extrayendo minerales con bajas concentraciones iniciales de metales extraídos, como cobalto, manganeso, aluminio y níquel. Los rompen en pedazos muy pequeños en enormes cubas que contienen paletas giratorias o bolas de cerámica.
Las empresas tratan los minerales con una solución de ácido sulfúrico que contiene una gran cantidad de agua. Después de este paso se extraen las sales de sulfato. El tratamiento produce la liberación de dióxido de azufre a la atmósfera, lo que provoca lluvia ácida y genera problemas de seguridad en el lugar de trabajo.
Luego, los fabricantes mezclan sales de sulfato con sales de litio, las combinan y las convierten en polvo. Calientan los polvos en enormes hornos a altas temperaturas para eliminar las impurezas y luego los calientan nuevamente para fusionar el litio con el metal y el oxígeno.
Después de eso, para hacer los cátodos, se suele moler nuevamente los polvos. Luego elaboran una pintura o pasta combinando el polvo resultante con disolventes y aglutinantes. Pintan el líquido resultante sobre papel de aluminio y lo dejan secar. Luego cortan la lámina recubierta a medida, la colocan en capas con los otros materiales de la batería, presionan las capas resultantes en una prensa, las enrollan en un carrete o bobina y las colocan en la lata de la batería.
«Lo que hemos hecho es desarrollar un proceso que llamamos proceso de 'próxima generación' que no utiliza agua», dijo Klausmeier. “Utiliza una versatilidad o flexibilidad de materias primas sin moléculas de sulfato, por lo que no se generan esos desechos, por lo que se puede utilizar una gama más amplia de insumos que pueden provenir de materiales reciclados… o materiales extraídos y refinados que es necesario extraer. y menos refinado”.
Klausmeier afirma que su empresa utiliza hidróxidos u óxidos metálicos como materia prima. El proceso implica combinar estos materiales con un aditivo patentado que ella describe como «no exactamente un tensioactivo» en una sartén que los mezcla. A esto le sigue una etapa de calcinación. (La calcinación implica aumentar la temperatura de un compuesto en un ambiente con oxígeno limitado, pero sin calentarlo tanto que se derrita).
Eliminar el azufre del proceso reduce los riesgos de fabricación derivados de la creación de CAM.
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