Los esfuerzos de la industria automovilística en cuanto al vehículo eléctrico son crecientes. En este sentido, resulta imprescindible su componente más característico: la batería. Y la tecnología de países asiáticos es hoy en día más competitiva que la europea.
Hace dos años, el presidente del Clúster de Automoción del País Vasco afirmó que “Europa está haciendo que la industria del automóvil dependa de las baterías asiáticas”. Ahora, un proyecto coordinado por el centro tecnológico vasco CIDETEC Energy Storage pretende cambiarlo: se trata de DEFACTO y pretende revolucionar la industria de fabricación de baterías en Europa. Es un proyecto europeo financiado por el programa Horizon 2020 y su título es ‘Diseño y optimización de los procesos de fabricación de baterías a través de modelos multifísicos’. Coordinado por el centro vasco, reúne a un consorcio de 13 socios repartidos por toda Europa: la Comisión Francesa de Energías Alternativas y Energía Atómica CEA; el Centro de Investigación y Tecnología Hellas CERTH; el Centro Aeroespacial Alemán DLR; Fraunhofer-Gesellschaft; las industrias líder ESI Groupe Irizar e-mobility; las pymes Leclanche, ABEE Group y Sustainable Innovations; las universidades Technische Universität Braunschweig y Universidad Politécnica Madrid; y el organismo de normalización UNE.
“Hoy en día las empresas incurren en importantes costes de laboratorio y personal para mejorar el diseño de las celdas y su proceso de fabricación”, explica Elixabete Ayerbe, investigadora de CIDETEC Energy Storage. Este proyecto permitirá, por un lado, “acelerar los procesos de investigación e innovación sobre el desarrollo de celdas, optimizando su diseño y funcionalidad” y, por otro, “incrementar notablemente la competitividad de la industria europea”.
Las celdas son los componentes básicos de las baterías y suponen un importante mercado para la industria europea, estimado en 250 mil millones de euros en 2025. “Por el momento, Asia lleva la delantera: China, Corea y Japón poseen la mayor capacidad mundial de fabricación. Entretanto Europa, que también desea convertirse en un actor líder en el sector, ha puesto la innovación en el corazón de su estrategia industrial para reforzar y expandir su capacidad de fabricación de celdas”, explican desde CIDETEC. Asimismo, el continente europeo representa atractivos como la cercanía a las plantas de montaje de vehículos y la existencia de una cadena logística madura en el sector de la automoción. Para fomentar la innovación en este ecosistema industrial, la Comisión Europea financia numerosos proyectos de investigación, entre los que se encuentra DEFACTO.
Este proyecto destinará 6 millones de euros de financiación para mejorar la fabricación de celdas para baterías de vehículos eléctricos, con el fin de acelerar los procesos de investigación e innovación (I+I) sobre su desarrollo. Para ello, “se está utilizando un método multidisciplinar que combina desarrollo a nivel de laboratorio, prototipado en planta piloto, caracterización multiescala y modelos computacionales”, cuenta Ayerbe. El objetivo principal del proyecto “es el desarrollo de herramientas de modelado multifísico y multiescala para el diseño y fabricación de baterías de Litio-ion (generación 3B, un producto de superior densidad energética a los actuales) que permitirán adquirir más conocimiento en las etapas críticas de producción de celdas con las que se pueda acelerar y optimizar los procesos, así como sentar las bases para la futura extrapolación de estas herramientas a nuevas tecnologías como las baterías de electrolito sólido”.
Desde que comenzó hace dos años, en lo referente al desarrollo de las herramientas de modelado, “se han llevado a cabo numerosos avances en los modelos de las etapas más importantes de toda la cadena de producción de celdas de Litio-ion«. Asimismo, a través del modelo multiescala, Ayerbe afirma que “se ha realizado un amplio estudio de la influencia de diferentes parámetros durante el proceso de llenado del electrolito en las celdas”. Además, se han caracterizado mediante técnicas analíticas y electroquímicas avanzadas “todos los componentes celda (electrodos, separadores, electrolito) y, con ello, se ha conseguido generar una base de datos robusta y necesaria para el desarrollo de los distintos modelos computacionales”.
A corto plazo, Ayerbe cuenta que uno de los esfuerzos en los que CIDETEC está inmerso es en el lanzamiento de una herramienta de software, “basada en el modelo reducido DEFACTO p4D (pseudo cuatro dimensiones) y que describe el comportamiento de baterías con mayor precisión y con un coste computacional razonable”. Próximamente, el software libre se podrá descargar a través de la página web del proyecto.
El éxito de DEFACTO tendrá un efecto directo en la industria. “El proyecto prevé incidir directamente en la mejora de la tecnología de las baterías de Litio-ion mediante la reducción de los recursos consumidos en el proceso de desarrollo en un 30% y de los costes generales de I+D del proceso de comercialización de las baterías en un 20%”, explica Ayerbe. Además, también busca contribuir al actual panorama de estandarización de las baterías.
“Los resultados del proyecto tendrán un impacto directo en la mejora de los ecosistemas de innovación en los países de la UE a la vez que se reducen los costes de producción, mejorando así el posicionamiento de estos países a la hora de competir con el resto de las empresas internacionales por la ubicación de nuevas instalaciones de fabricación de baterías avanzadas”, remarca la investigadora. DEFACTO también busca fomentar y acelerar la descarbonización del transporte en línea con el propósito de la Unión Europea de lograr un sistema más inteligente y ecológico, ya que esta industria todavía depende en un 96% de combustibles fósiles.
¿Y en qué punto se espera estar cuando termine el proyecto en 2023? “El objetivo es contribuir activamente a crear herramientas de modelización avanzadas que acelerarán el desarrollo de las baterías y que impulsarán la aceptación en el mercado de la próxima generación de baterías, posicionando a Europa como líder de este sector”. Según Ayerbe, tras la finalización del proyecto, se conseguirá incrementar la comprensión en los mecanismos fundamentales de degradación de los componentes de las baterías, acelerando así los procesos de I+D en el desarrollo de celdas para optimizar su diseño y su proceso de fabricación, además de elevar notablemente la competitividad de la de fabricación de baterías en Europa.
El Grupo SPRI impulsa la I+D de las empresas vascas con herramientas, activos, ayudas, grupos de trabajo y alianzas con el fin de potenciar la investigación y generar nuevas tecnologías, con programas como Elkartek, Emaitek o Hazitek, cuya información puedes obtener aquí.
Vía SPRI
