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Desde el Instituto Tecnológico de la Energía (ITE) tenemos el objetivo de facilitar a las empresas y la sociedad el proceso de transición energética sostenible y eficiente.

SINCLAIR

Desarrollo de ánodos de Si/C sostenibles por técnicas serigráficas, integración de celdas con componentes comerciales y modelos de comportamiento electroquímico, térmico y eléctrico para baterías de litio

Descripción

El proyecto SINCLAIR pretende mejorar las propiedades de las baterías de ion litio desarrollando ánodos sostenibles basados en Si/C con la técnica de la serigrafía, novedosa en este campo. Además se pretende llevar a cabo la integración y validación de celdas de grafito y Si/C con materiales comerciales, así como el uso de técnicas de modelado para evaluar el comportamiento electroquímico y térmico de las celdas y reproducir el comportamiento eléctrico debido a fenómenos de polarización.

El presente proyecto se encuentra alineado con los roadmaps Europeos donde se identifica a la Generación 3 de baterías como la próxima tecnología a irrumpir en el mercado del almacenamiento de energía. Esta tecnología de baterías está basada en la incorporación de ánodos de silicio por su elevada capacidad que proporcionan. Además, el enfoque del proyecto hacia la obtención de ánodos sostenibles a partir de residuos, representa un avance hacia la economía circular.

Objetivos

Obtención de un ánodo basado en Si/C sostenible a partir residuos, que posteriormente serán modificados, adecuados e integrados en la formulación de un ánodo para celdas de litio, empleando la técnica de impresión por serigrafía.

Integración y ensamblado de celdas con materiales comerciales. Se integrarán celdas con ánodo de grafito que servirá como referencia y celdas con ánodo basado en Si/C con una capacidad aproximada de 500mAh.

Evaluación del comportamiento electroquímico y térmico de ánodos de grafito y grafito-silicio, mediante modelos en elementos finitos a partir de la integración de celdas de grafito y Si/C y evaluación del comportamiento eléctrico de la batería para reproducir fielmente la curva de polarización de baterías con el fin de conseguir alargamiento de la vida útil y la eficiencia de carga

Financiadores

Descargas

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Resultados

Ánodo basado en Si/C sostenible impreso por serigrafía
Ánodo de Si/C desarrollado con respuesta electroquímica a nivel de semicelda.
Celdas de grafito y Si/C comerciales de 500mAh
Modelo electroquímico y térmico a nivel de celda para el estudio del comportamiento de celdas de grafito y celdas de Si/C.
Modelo eléctrico a nivel de celda para reproducir la curva de polarización de la batería que inducen a caídas de potencial durante ciclos de carga y descarga

Resultados 2021

Evaluación, selección y caracterización de residuos y biomasas para la obtención de ánodos Si/C para baterías ion litio.
Estudio de los procesos de producción de ánodos Si/C para baterías de ion litio a partir de cascarilla de arroz.
Caracterización físico-química de silicios y materiales activos para baterías.
Integración y caracterización electroquímica de una celda coin NMC811/grafito y una celda pouch LFP/grafito
Modelo de comportamiento electroquímico de monocelda NMC811/grafito.
Análisis de fenómenos de polarización, selección, diseño y parametrización de modelo de circuito equivalente de comportamiento eléctrico.

Resultados 2022

Materiales anódicos basados en Si y composites de Si/C sostenibles a partir de residuos con alto contenido de cenizas mediante procesos pirolíticos.
Desarrollo y validación de ánodos basados en Si y Si sostenible para baterías de ion litio de generación avanzada producidos mediante serigrafía
Validación de celdas multicapa de tipo pouch de grafito/NMC811 y Si-C/NMC811 de 500mAh
Modelo de comportamiento electroquímico a nivel de monocelda para ánodos de grafito y Si/C y su validación experimental.
Validación experimental del modelo térmico desarrollado para el análisis del calentamiento y enfriamiento a nivel de celda
Modelo de comportamiento eléctrico de la celda para simulación de etapas transitorias asociadas a los fenómenos de polarización

Subvención

261.591,05€

Expediente

CONV21/DGINN/09

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