El proyecto SAFELOOP trabaja para desarrollar baterías de iones de litio (Li-Ion) seguras, sostenibles y de alto rendimiento para la industria europea de vehículos eléctricos.
SAFELOOP (Promoción segura de futuros vehículos eléctricos con baterías de iones de litio a través de vías optimizadas) es un proyecto de 36 meses lanzado en junio de 2024 que reúne a 15 socios de 11 países. SAFELOOP está financiado por Horizonte Europa, el programa emblemático de financiación de investigación e innovación de la Unión Europea. SAFELOOP ha obtenido 5 millones de euros de financiación de la Comisión Europea.
La urgencia de un almacenamiento de energía más eficiente y fiable es cada vez mayor
En nuestra sociedad móvil y acelerada, la demanda de soluciones de almacenamiento de energía nunca ha sido más importante. Mientras nos esforzamos por construir un futuro sostenible que dependa de fuentes de energía renovables, la necesidad de un almacenamiento de energía eficiente y confiable se vuelve primordial.
El proyecto SAFELOOP está reinventando cómo se fabrican las baterías de los vehículos eléctricos (EV). El proyecto está desarrollando componentes clave innovadores para baterías (ánodo, cátodo, separador, electrolito) utilizando materiales reciclados proporcionados por los miembros del consorcio. Estos se integrarán en paquetes de baterías diseñados para autobuses eléctricos. SAFELOOP tiene como objetivo lograr avances significativos hacia la ambición de la UE de hacer de Europa el primer continente climáticamente neutro para 2050.
Esta necesidad es urgente. Se espera que la demanda mundial de baterías para vehículos eléctricos alcance los 735 GWh para 2025, con más de 125 millones de vehículos eléctricos en circulación para 2033. La misión de SAFELOOP es hacer que estas baterías no solo sean más sostenibles, sino también más seguras. El objetivo principal de este proyecto es mejorar la seguridad, la sostenibilidad y el rendimiento de las celdas de baterías de iones de litio a escala de gigafábrica en Europa.
El proyecto tiene como objetivo extender la vida útil de la batería de los vehículos eléctricos en un 15 % para 2030, establecer nuevos puntos de referencia de seguridad en línea con el estándar EUCAR Hazard Level 3 para aplicaciones de movilidad y contribuir a los ambiciosos objetivos de reciclaje de Europa. Para lograrlo, SAFELOOP se centra en construir una cadena de suministro europea, asegurar las materias primas, reducir la dependencia de las importaciones y limitar el impacto ambiental. El objetivo es desarrollar la primera batería para vehículos eléctricos del mundo con el contenido de reciclaje requerido y una tasa de reciclaje mejorada en un plazo de 10 años. Al combinar la excelencia en investigación y el conocimiento industrial, SAFELOOP está allanando el camino para unas baterías europeas más seguras, ecológicas y competitivas. El proyecto cubre todos los aspectos de la duración de la batería y cada socio aporta su experiencia única para ayudar a lograr los objetivos del proyecto.
Proceso de bucle seguro
El flujo de proceso general de SAFELOOP y su ecosistema se muestra en la Figura 2.
Prepare materiales activos catódicos (NMC y LFP) a partir de materias primas primarias y recicladas. Como enfoque más innovador, también se sintetizan cátodos de óxido metálico de litio y manganeso (LNMO). El rendimiento electroquímico de los materiales se evalúa mediante pilas de botón y pilas de bolsa. El objetivo es reducir los riesgos de la cadena de suministro mediante el uso de materias primas procedentes de baterías usadas y de industrias de refinado de metales dentro de la UE. El proyecto también tiene como objetivo producir materiales de carbono diseñados y aditivos utilizados en cátodos para mejorar la ciclabilidad y la seguridad.
El objetivo es desarrollar materiales anódicos avanzados a partir de materias primas primarias y recicladas mediante la integración de grafito natural, grafito reciclado, grafito sintético y polvo de silicio nanodisperso. Este innovador material compuesto aumenta la densidad de energía del ánodo y mejora la estabilidad del ciclo para alcanzar 2000 ciclos al 80 % de la capacidad inicial, respaldando iniciativas de sostenibilidad en la producción de baterías de iones de litio y proporcionando una solución competitiva para sistemas de almacenamiento de energía de alto rendimiento.
Separadores de batería certificados de seguridad mejorada recubiertos en el exterior con una capa de alúmina HPA premium Cadoux a nanoescala. SAFELOOP ofrece separadores de 25 micras de espesor fabricados con polietileno y polipropileno de peso molecular ultraalto. También se evalúan los separadores llenos de sílice. A continuación se cualifican separadores de 15 y 20 micras de espesor, tanto revestidos como no revestidos.
Este proyecto diseñará y desarrollará una formulación optimizada de electrolito líquido no inflamable y no acuoso que sea compatible con los ánodos, cátodos y separadores primarios y reciclados definidos por el proyecto, con una estabilidad del ciclo galvanostático a largo plazo mejorada un 15 % (2000 ciclos, 80 % de capacidad reversible inicial, tasa de C/3 a temperatura ambiente) en comparación con la química de la celda de referencia de 2019 a través de la formación de una interfaz de electrolito sólido eficaz. Nosotros proporcionamos. (SEI) para la interfaz ánodo-cátodo-electrolito (CEI) para el cátodo, y se logró una mayor seguridad (retardancia de llama) mediante la introducción de aditivos/codisolventes funcionales específicos.
La investigación de desarrollo se llevará a cabo en una celda tipo bolsa con una capacidad de 2Ah. Se utilizan los materiales activos del ánodo y del cátodo proporcionados en el paso anterior. Los parámetros técnicos se optimizan durante los estudios de desarrollo de electrodos.
LA SEGURIDAD ES MUY IMPORTANTE
Las preocupaciones sobre la evaluación de la seguridad asociadas con los electrolitos de baterías inflamables de última generación (SoA) se abordan mediante estudios detallados de aditivos y cosolventes de electrolitos retardantes de llama identificados. Las formulaciones de electrolitos desarrolladas en este proyecto se caracterizan en términos de propiedades de seguridad tanto para el electrolito como para las baterías de laboratorio (pila de botón y nivel de bolsa de 2 Ah). La caracterización de las propiedades de seguridad incluyó mediciones del punto de inflamación y mediciones del tiempo de autoextinción (SET) utilizando analizadores de punto de inflamación disponibles comercialmente.
SAFELOOP evalúa exhaustivamente el impacto de los cambios en los materiales recomendados para las baterías de tercera generación para vehículos eléctricos en función de los beneficios tangibles que aportan al rendimiento de la celda. Esto incluye ver cómo se manifiestan los cambios propuestos a lo largo del ciclo de vida de la batería del vehículo eléctrico. Esto incluye el uso de celdas en paquetes de baterías, rendimiento de pruebas, mantenimiento del rendimiento, transporte, desmontaje y reciclaje de celdas y otras consideraciones importantes relacionadas con el ciclo de vida. Es importante destacar que la atención se centrará en mostrar las mejoras de seguridad, principalmente comparando las tres celdas repetidas generadas por SAFELOOP con el SoA Gen existente. Las tres celdas que se probarán al comienzo del proyecto se producirán específicamente para aplicaciones de movilidad. Las baterías desarrolladas en este proyecto se probarán en condiciones de autobuses eléctricos, incluidas pruebas en carretera, pruebas de carga/descarga y pruebas de rendimiento.
SAFELOOP recomienda formas de implementar mejoras de seguridad a nivel de la unidad de administración de baterías (BMU), como la parte de detección de celdas de un sistema de administración de baterías (BMS), e integrar esos cambios en los diseños de vehículos eléctricos a nivel de BMS.
El desarrollo de LIB reciclados innovadores y rentables para la producción en gigafábricas es una de las áreas de enfoque de SAFELOOP, incluido el cálculo de la economía unitaria de los paquetes de baterías y el análisis del estado de las patentes de las tecnologías de reciclaje de LIB en la UE. SAFELOOP también tiene en cuenta el mapeo de la cadena de valor, las pautas de diseño ecológico y las evaluaciones ambientales y sociales para respaldar el potencial de comercialización.
asociación
SAFELOOP también es un orgulloso colaborador de la asociación BATT4EU y miembro del clúster Battery 2030+. En particular, BATT4EU pretende popularizar la movilidad eléctrica y el almacenamiento estacionario de energía a través de sus actividades. SAFELOOP apoyará en particular los objetivos específicos de Batt4EU de apoyar el desarrollo de diversas tecnologías en materiales de baterías, diseño y fabricación de celdas y reciclaje de baterías. Las redes Battery 2030+ y Batt4EU reforzarán el impacto y crearán sinergias con otras iniciativas de innovación en baterías en toda Europa. También se han establecido fuertes sinergias con los proyectos hermanos INERRANT y SAGELi.
Este artículo también se publicará en el número 25 de la revista trimestral.
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