El grafeno puede cambiar las baterías de forma radical las baterías LFP

El grafito lleva años siendo uno de los materiales fundamentales de las baterías de los coches eléctricos, pero su utilización tiene un problema evidente: depende de una cadena de extracción y procesado que añade presión sobre las materias primas necesarias para fabricar baterías. Por eso están apareciendo nuevas tecnologías que buscan reducir o incluso eliminar la cantidad de grafito necesaria. Una de ellas es eCOphite, un material desarrollado por la empresa estadounidense COnovate que utiliza monóxido de grafeno como alternativa para el ánodo.

La propuesta resulta interesante porque no pretende necesariamente sustituir de golpe todo el grafito de una batería. eCOphite puede utilizarse como material del ánodo o como aditivo junto a otros materiales, de manera que su incorporación pueda realizarse sobre procesos de fabricación ya existentes. La idea es reducir la dependencia del grafito sin obligar a los fabricantes a rediseñar por completo sus líneas de producción.

COnovate asegura además que el material puede producirse utilizando materias primas de origen renovable y sin recurrir a la extracción de grafito. La compañía ha trabajado en el escalado de su producción y plantea utilizar eCOphite en diferentes aplicaciones dentro de la industria de las baterías de litio.

Pero el aspecto más llamativo de esta tecnología no está únicamente en sustituir una materia prima por otra. eCOphite busca resolver también un problema concreto de las baterías LFP, una química que se ha extendido con rapidez en los coches eléctricos gracias a su coste, durabilidad y ausencia de níquel y cobalto en el cátodo.

Una referencia para saber cuánta batería queda

Las baterías LFP tienen una característica que puede convertirse en un inconveniente para sus sistemas de gestión: su tensión permanece relativamente estable durante buena parte del proceso de descarga. Dicho de una forma sencilla, la tensión de la batería cambia muy poco mientras se consume una parte importante de la energía disponible.

Esto dificulta que el sistema de gestión de la batería pueda saber con precisión cuánta energía queda utilizando únicamente la tensión como una de sus referencias. El problema no tiene que ver directamente con la capacidad de la batería ni con su autonomía, sino con la dificultad para estimar con precisión el estado de carga.

Es aquí donde entra eCOphite. Según COnovate, el material puede introducir una referencia de tensión fácilmente identificable dentro del comportamiento de la batería. Esta señal adicional permitiría al sistema de gestión disponer de un punto de referencia más claro para calcular el estado de carga mientras la batería está funcionando.

La diferencia puede parecer pequeña, pero tiene bastante importancia. El sistema de gestión de una batería necesita conocer constantemente su estado para controlar la carga y descarga, proteger las celdas y determinar cuánta energía puede utilizarse. Cuanto más precisa sea esa estimación, menos necesidad tendrá el sistema de recurrir a márgenes de seguridad excesivamente conservadores.

En una batería LFP, donde la curva de tensión es especialmente plana, disponer de una referencia adicional podría facilitar esta tarea. eCOphite no pretende aumentar por sí mismo la autonomía del coche, sino proporcionar al sistema una señal que le permita conocer mejor dónde se encuentra la batería dentro de su rango de utilización.

Esta característica también puede tener consecuencias sobre la utilización a largo plazo. Una estimación más precisa del estado de carga permite gestionar mejor la energía disponible y conocer con mayor exactitud el comportamiento de la batería. COnovate apunta por ello a posibles beneficios en aspectos como el mantenimiento, la gestión de las garantías y la planificación de la sustitución o ampliación de sistemas de almacenamiento.

La tecnología parte del denominado monóxido de grafeno, un material que COnovate ha desarrollado específicamente para su utilización en baterías. La empresa cuenta con patentes relacionadas con su composición y con su aplicación en electrodos, y lleva varios años trabajando para convertirlo en un material que pueda fabricarse a una escala suficiente para aplicaciones comerciales.

Una de las claves será precisamente demostrar que las propiedades obtenidas durante el desarrollo pueden mantenerse cuando el material se fabrica en cantidades mucho mayores. Pasar del laboratorio a una producción industrial es uno de los grandes obstáculos de cualquier nuevo material para baterías, ya que no basta con que funcione en una celda experimental: debe poder fabricarse de forma estable, integrarse en los procesos existentes y ofrecer un comportamiento consistente durante miles de ciclos.

COnovate plantea que eCOphite puede utilizarse de forma compatible con las actuales técnicas de fabricación de ánodos. Esto abre una vía diferente a las tecnologías que requieren sustituir completamente los materiales y procesos utilizados actualmente por los fabricantes.

Además, la compañía ha estudiado su utilización para reducir parcialmente la cantidad de grafito. Esta estrategia puede ser especialmente interesante para la industria porque una sustitución progresiva resulta mucho más sencilla de introducir que un cambio completo de tecnología.

Fuente | Conovateinc