El proyecto europeo GREENLION “Advanced Manufacturing Processes for Low Cost Greener Li-ion Batteries” (Procesos de fabricación avanzada para baterías de Litio-ión más ecológicas y de bajo coste) finalizó el 31 de octubre de 2015 con la exitosa consecución de la mayoría, si no todos, de sus hitos. Unos días antes, CIDETEC, coordinador del proyecto, acogió la reunión final del consorcio. También se organizó como evento de clausura un seminario industrial abierto al público bajo el epígrafe “Hacia las baterías avanzadas y verdes: realidades y expectativas”. El Profesor Stefano Passerini (KIT-HIU), uno de los promotores del proyecto e investigador de referencia en el campo de baterías innovadoras, fue invitado a dar una charla plenaria donde compartió su visión de futuro.

Aprovechando esta oportunidad, tuvimos la ocasión de entablar una conversación relajada con él para hacer balance del proyecto y charlar sobre sus opiniones y visión tecnológica en este campo.

Pregunta: ¿Cuáles son los resultados que destacaría del proyecto GREENLION? ¿Qué resultados diría que tienen más posibilidades de ser utilizados o explotados en el corto plazo?

Stefano Passerini: Uno de los resultados más destacables de GREENLION es el desarrollo y la demostración en planta piloto de la fabricación de electrodos de Li-ion utilizando tintas en base acuosa, es decir, eliminando el uso de compuestos orgánicos volátiles como NMP (N-metil pirrolidona) como disolvente, lo que permite la producción más barata y ecológica de las baterías. Cuando se propuso y comenzó el proyecto hace ya 4 años, apenas había trabajos sobre formulaciones de electrodos en base acuosa ya que presenta grandes retos, especialmente en el cátodo. GREENLION ha establecido una tendencia en la investigación y desarrollo de electrodos de Li-ion mediante procesado acuoso y demostrado su viabilidad en producción.

Otro punto a mencionar es que se han alcanzados logros a lo largo de toda la cadena de valor de producción de baterías gracias al trabajo conjunto del consorcio que ha abarcado desde la investigación básica de materiales hasta la ingeniería del módulo de batería: se han fabricado rollos de electrodos con más de 300 metros de longitud con los que se han ensamblado más de 150 celdas y han permitido el diseño y realización de módulos de batería más baratos, de fácil montaje y desmontaje y con menor impacto medioambiental.

P: ¿Cuáles son las tendencias de investigación más prometedoras en el corto y medio plazo respecto a tecnologías avanzadas de baterías tanto para vehículo eléctrico como para almacenamiento estacionario a gran escala?

SP: Recientemente ha crecido el interés en las denominadas tecnologías post-Litio, incluyendo baterías de Li-aire y Li-S que prometen muy altas capacidades de almacenamiento de energía. El interés sigue siendo alto en estas tecnologías, pero los tiempos de desarrollo resultan demasiado prolongados para la industria automotriz. Por lo tanto los roadmaps a corto y medio plazo de este sector se centran en tecnologías avanzadas de Li-ión, más concretamente en nuevos materiales electródicos de alta capacidad o alto voltaje, así como en el desarrollo práctico de electrolitos sólidos especialmente para habilitar la tecnología de Li-aire. Como ejemplo de tecnología innovadora presentada en el Seminario, las baterías de Na-ión puede ser una alternativa competitiva y muy barata al Li-ion usando los mismos principios electroquímicos y procesos de fabricación y gracias a la abundancia del sodio. Dado que la tecnología se encuentra en la etapa de investigación en materiales, existe todavía mucho margen de desarrollo y escalado que realizar en la próxima década para llevarla al mercado, principalmente en aplicaciones de almacenamiento de energía estacionaria a gran escala, debido a su menor densidad energética. En un horizonte a largo plazo existen otras tecnologías interesantes como electrodos semi-sólidos o fluidos, combinando conceptos de baterías de flujo  o empleando agua de mar como catolito, que todavía deben ser probadas en el laboratorio.

P: En su opinión, ¿cuál es el presente y el futuro de la industria de fabricación de baterías en Europa? ¿Cómo podemos llevar los desarrollos de proyectos como GREENLION a la industria?

SP: La industria europea parece haber abandonado la fabricación de celdas de Li-ión de gran formato, actividad para la cual se han desarrollado algunos de los resultados de GREENLION. Las empresas de automoción se han centrado en el montaje de los packs de baterías a partir de celdas asiáticas, tras algunas joint ventures fallidas en los últimos 4 años y mientras la demanda de vehículos eléctricos es todavía baja. Ahora estamos observando una situación paradójica respecto a las baterías en Europa: existe una sólida formación científica en electroquímica, con una red de investigación y desarrollo en baterías muy amplia y activa (universidades, institutos tecnológicos y laboratorios nacionales de investigación), productores de materiales para baterías (PYMEs y grandes empresas químicas) y un mercado enorme de usuarios finales en automoción y almacenamiento estacionario. Sin embargo, hay muy pocas empresas con capacidad de fabricar baterías, generando un gran hueco en la cadena de valor. A pesar de esto, las perspectivas en otros aspectos en el campo de las baterías son marcadamente positivas: tanto los fabricantes europeos de materiales para baterías como los ensambladores de baterías completas están aumentando sus capacidades y ventas en todo el mundo, generando así una mayor demanda de materiales innovadores y soluciones de ingeniería, en los que Europa tiene un sólido fundamento científico y técnico.

Es de esperar que la creciente demanda de baterías avanzadas por parte del mercado de almacenamiento de energía estacionaria y el desarrollo de nuevas químicas también traigan de vuelta el interés por parte de la industria para producir en Europa baterías de Li-ión avanzadas y otras nuevas tecnologías de baterías. Para que esto sea cierto, proyectos de investigación aplicada como GREENLION son cruciales para que los conocimientos avanzados sobre técnicas de procesado de materiales para baterías se desarrollen y propaguen, en última instancia, en beneficio de la industria.

P: Y, por último, Stefano, ¿cómo cree que ha realizado CIDETEC la dura tarea de coordinación técnica de un gran consorcio en el que han participado 16 socios internacionales? ¿Alguna  sugerencia de mejora para la próxima vez?

SP: CIDETEC ha contribuido a los buenos resultados de GREENLION en el papel de coordinador, no sólo supervisando el grado de avance, orientando y empujando a los socios hacia los objetivos del proyecto sino también facilitando el trabajo de los socios dentro del proyecto. Valoro muy positivamente la competencia técnica del equipo de CIDETEC en baterías y especialmente el nivel de implicación, esfuerzo adicional y recursos cubiertos por CIDETEC cuando han surgido problemas técnicos. Mantendré esta colaboración y relación de éxito a través de otros proyectos y propuestas europeas.

 

El Prof. Passerini lleva trabajando en el desarrollo de materiales y sistemas de almacenamiento de energía electroquímica durante casi 30 años. Su investigación se centra en la comprensión y desarrollo de materiales para baterías de litio, tales como líquidos iónicos, electrolitos poliméricos y materiales de electrodo. Es co-autor de más de 300 publicaciones revisadas por pares (Índice-H = 52), varios capítulos de libros y patentes.

En la actualidad su grupo de investigación asciende a más de cuarenta investigadores Postdoctorales y estudiantes de doctorado, y participa en proyectos de investigación financiados por la Unión Europea, BMBF (Ministerio Federal Alemán de Educación e Investigación), la Sociedad Helmholtz y la industria. 

En 2012, el Profesor Passerini recibió el Premio de Investigación de la División de Baterías de la Sociedad Electroquímica. A partir de enero de 2014, es Editor en Jefe de la revista Journal of Power Sources, tras tres años como Editor Europeo.