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JUN 05 2019

CIC energiGUNE colabora en el proyecto de investigación para reducir la degradación de las baterías a través de material “auto-ordenable”

CIC energiGUNE colabora en el proyecto de investigación para reducir la degradación de las baterías a través de material “auto-ordenable”

 

  • El trabajo, liderado por el investigador japonés Atsuo Yamada, ha posibilitado la obtención de un material de estructura desordenada, que se “auto-ordena” durante la carga de la batería y vuelve a su estructura original tras la descarga.
  • La utilización de este material en baterías de litio o sodio permitirá aumentar su capacidad de almacenamiento y, al mismo tiempo, reducir su degradación.

 

La posibilidad de utilizar materiales “auto-ordenables” para la fabricación de baterías con mayor capacidad de almacenamiento y menor degradación por uso, puede ser una realidad gracias al estudio realizado por el investigador japonés Atsuo Yamada de la Universidad de Tokio, y en el que ha participado activamente el CIC energiGUNE a través de las investigadoras Marine Reynaud y Montse Casas-Cabanas. El trabajo, que abre la puerta a una nueva forma de diseñar materiales para baterías, se recoge en el actual número de la revista Nature Communications.

La participación del CIC energiGUNE en este proyecto, que también cuenta con la colaboración del Instituto de Química de la Materia Condensada de Burdeos, ha girado en torno al desarrollo de un programa de análisis específico de difracción de rayos X. El Centro vasco es una de las pocas entidades, a nivel internacional, que puede ofrecer este tipo de servicios, por lo que su actividad ha sido crucial para el proyecto.

“La colaboración surge por nuestro conocimiento y experiencia en la caracterización estructural y microestructural de materiales para baterías, y en particular por el programa FAULTS que desarrollamos en colaboración con el Dr. Juan Rodriguez-Carvajal del Institut Laue Langevin de Grenoble” ha manifestado Montse Casas-Cabanas, investigadora del CIC energiGUNE y responsable de esta parte del proyecto. 

Según Casas-Cabanas, el material de estudio de esta publicación se caracteriza por su estructura laminar, es decir que los átomos se organizan en diferentes capas apiladas una encima de otra, como en un “lego”. Sin embargo en vez de apilarse de forma perfecta, las capas de átomos están ligeramente desplazadas entre ellas, formando lo que se denomina “defectos planares” y resultando en una estructura desordenada. El análisis de este tipo de estructuras desordenadas requiere una metodología específica, diferente a la que se suele emplear en la gran mayoría de los estudios de materiales.

Coreografía atómica

En concreto, la contribución del CIC energiGUNE en este proyecto consiste en el estudio del mecanismo de reacción del material seleccionado. “Gracias a nuestro software FAULTS y nuestro análisis se ha podido observar y entender este mecanismo por primera vez. Se trata de un nuevo mecanismo que implica una auto-ordenación de la estructura durante el proceso de carga de la batería, y que además es reversible, ya que al descargar se vuelve a la estructura desordenada de origen” ha explicado Montse Casas-Cabanas, para quien el proceso de ordenado-desordenado puede definirse como una “coreografía atómica”. 

Como consecuencia de este proceso, la capacidad del material se extiende –con lo que aumenta la capacidad de energía almacenada- y se facilita la reversibilidad de la reacción, lo que reduce la degradación de la unidad. “Esta capacidad de auto-organizarse representa una nueva estrategia para el diseño de nuevos materiales de electrodos que permitirán aumentar la energía almacenada en las baterías de litio o sodio” ha concluido la investigadora del CIC energiGUNE.

Sobre CIC energiGUNE

CIC energiGUNE es el centro de investigación referente en Europa en el ámbito del almacenamiento de energía. El centro, iniciativa estratégica en este campo del Departamento de Desarrollo Económico e Infraestructuras del Gobierno Vasco, cuenta además el respaldo de la Diputación Foral de Álava, del Ente Vasco de la Energía y tiene en su patronato a las principales empresas del sector de la energía y del almacenamiento de Euskadi: IBERDROLA, CEGASA PORTABLE ENERGY, SENER, SIEMENS-GAMESA, ORMAZABAL, IDOM, SOLARPACK, CORPORACION MONDRAGON Y NORTEGAS. 

Además, CIC energiGUNE es el laboratorio de referencia para almacenamiento de energía en el sur de Europa puesto que dispone de instalaciones únicas entre las que destacan sus infraestructuras de prototipado y testeo para almacenamiento eléctrico (incluyendo baterías para estado sólido en automoción) y almacenamiento térmico. Cuenta con más de 500 publicaciones científicas y participa en más de 35 proyectos industriales al año.

 

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