Híbridos y Eléctricos

DESARROLLADAS POR ORNL Y LICENCIADAS POR SPARKZ

5 tecnologías para la producción de baterías de litio sin cobalto a nivel industrial

El laboratorio ORNL ha desarrollado cinco tecnologías, licenciadas por la empresa SPARKZ, destinadas a la producción en masa de baterías de litio sin cobalto en el cátodo para su uso en coches eléctricos.

Baterías de litio sin cobalto desarrolladas en el ORNL.
Baterías de litio sin cobalto desarrolladas en el ORNL.

La startup estadounidense SPARKZ ha licenciado cinco tecnologías desarrolladas por el Laboratorio Nacional Oak Ridge (ORNL) del Departamento de Energía, y dirigidas a la eliminación del cobalto en las baterías de iones de litio. Con esta maniobra se reserva el derecho de uso de nuevos materiales para el cátodo, una nueva fórmula electrolítica, un sistema de carga rápida y un proceso de escalado para la producción de baterías para vehículos eléctricos y estaciones de almacenamiento de energía.

El cobalto es un ingrediente clave en el cátodo de las baterías de los coches eléctricos y de la electrónica de consumo como teléfonos móviles u ordenadores. Sus propiedades químicas aumentan el rendimiento pero reducen la seguridad de las baterías. El precio de este metal se ha disparado con la expansión del mercado de la movilidad eléctrica. La República Democrática del Congo es el principal proveedor de cobalto, ya que posee el 60% de los recursos de este mineral del mundo.

Según un informe de la Global Battery Alliance del Foro Económico Mundial, la demanda mundial de baterías aumentará de los 184 GWh de 2018 a 2.600 GWh en 2030, lo que supone alrededor de 14 veces más. La mayor parte de este crecimiento vendrá motivado por el cambio en la movilidad. “Estamos avanzando hacia un mundo electrificado con millones de coches eléctricos circulando por las carreteras: el cobalto no es sostenible”, asegura Ilias Belharouak, líder del grupo en la División de Ciencias de Energía y Transporte de ORNL. La industria de las baterías y los propios fabricantes de vehículos eléctricos han convertido en una prioridad eliminar este componente y sustituirlo por minerales alternativos, y poco a poco ha ido logrando reducirlo, a cambio de incrementar los porcentajes de otros materiales como el níquel.

SPARKZ es una nueva empresa americana, dedicada al almacenamiento de energía, que tiene entre sus objetivos acelerar la producción de vehículos eléctricos y de las soluciones de almacenamiento de energía para incorporar a la red eléctrica. Con este objetivo, ha licenciado cinco tecnologías que, unidas, permitirán la producción a escala industrial de baterías sin cobalto. Su CEO, Sanjiv Malhotra, explica que eligieron el Oak Ridge National Laboratory (ORNL) como socio porque proporciona todas las funcionalidades esenciales para llevar rápidamente un producto al mercado: acceso al mejor capital humano disponible gracias al acceso a los mejores especialistas del mundo del sector, acceso a la mejor tecnología y acceso a la mejor infraestructura.

Sanjiv Malhotra, CEO de SPARKZ y Thomas Zacharia, Director del  ORNL

Sanjiv Malhotra, CEO de SPARKZ y Thomas Zacharia, Director del ORNL. Foto: ORNL.

Las cinco tecnologías desarrolladas por el ORNL y licenciadas por SPARKZ son:

  1. Baterías de litio secundarias de alta densidad de energía que emplean una novedosa composición del cátodo y el ánodo. Sus principales ventajas sobre las baterías tradicionales es que superan sus limitaciones de densidad de energía aumentando la eficiencia de forma considerable.
  2. Cátodos de óxido en capas sin cobalto, formados por un material de bajo coste creado específicamente para mejorar las baterías de iones de litio.
  3. Electrolito no acuoso desarrollado para mejorar el proceso de carga y descarga rápida de baterías. Con esta nueva formulación del electrolito la capacidad de carga rápida es un 23% mayor permitiendo recuperar la capacidad completa en menos de 12 minutos.
  4. Cátodos de baterías de iones de litio estabilizados por oxidación temprana de metal de transición. Esta innovación mejora el cátodo al reemplazar los metales de transición temprana, como el cobalto.
  5. Sistema de procesamiento de los materiales de la batería, una innovación para la fase de fabricación que permite la producción a escala industrial de los materiales de la batería a través de una serie de procesos químicos.

La hoja de ruta de las nuevas baterías sin cobalto

Las baterías de los vehículos eléctricos requieren, además de una absoluta seguridad a la hora de su funcionamiento tanto en la carga como en la descarga, una alta densidad de energía y una gran capacidad para la recarga rápida. Estas son las propiedades que busca SPARKZ con el escalado de las baterías desarrolladas por ORNL. En su evolución final, podrían permitir que las estaciones de recarga eléctrica se conviertan en las "estaciones de servicio del futuro".

SPARKZ fue fundada en 2019 por Sanjiv Malhotra, que ya había trabajado en el sector privado como científico, emprendedor e inversor de riesgo y en el público como el primer director del Centro de Inversores de Energía del DOE. Fundó la compañía de celdas de combustible de metanol Oorja Protonics, Inc., en 2004, que vendió a una firma de capital privado en 2014.

Ahora está estudiando diferentes ubicaciones en EE.UU para la construcción de una instalación de I+D donde creará los prototipos de trabajo de estas nuevas baterías, a partir de las cuales se escalará la producción para satisfacer las demandas de los clientes en los sectores de movilidad y red.

En 2019, la Oficina de Eficiencia Energética y Energía Renovable del DOE, la Oficina de Tecnologías de Vehículos, seleccionó la asociación ORNL-SPARKZ como la Actividad de Incubadora de Inversiones del Laboratorio del DOE, enfocada en madurar tecnologías a escala de laboratorio para su comercialización. La asociación fue seleccionada también en 2019 para un proyecto del Fondo de Comercialización de Tecnología del DOE con una financiación de 750.000 dólares.
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