De la luz a la estructura: un nuevo capítulo en la fabricación de cátodos
En la carrera por electrificarlo todo —desde los coches hasta las redes eléctricas—, la batería de iones de litio ha pasado a ocupar un lugar central. Los ingenieros han mejorado su rendimiento, los químicos han perfeccionado su composición química y los fabricantes están aumentando la producción a un ritmo sin precedentes.
Pero bajo la superficie de esta carrera tecnológica se esconde un problema sorprendentemente antiguo: el recubrimiento del cátodo. Y en el centro de ese problema se encuentra la N-metil-2-pirrolidona, más conocida en el sector como NMP.
El NMP ha sido durante años el disolvente por excelencia para disolver los aglutinantes en la pasta de cátodo. Cumple bien su función… hasta que se toma perspectiva y se analizan las consecuencias a mayor escala. Utilizar NMP implica construir y operar enormes hornos de secado. Implica hacer frente a elevadas facturas de energía. Implica diseñar sistemas de recuperación de disolventes solo para cumplir con la normativa. Y, lo que es más importante, implica poner en riesgo la seguridad de los trabajadores debido a la conocida toxicidad del NMP y a sus riesgos para la reproducción. A esto se suma una lista cada vez mayor de normativas —como la directiva REACH de la UE— que están empujando a este disolvente hacia el borde de la obsolescencia. Si nos tomamos en serio la ampliación de la producción de baterías en un mundo que lucha por alcanzar el cero neto, necesitamos una solución mejor.
¿Y si pudiéramos eliminar el NMP por completo?
La respuesta no vino de la fabricación convencional de baterías, sino de nuestras raíces en la química de los fotopolímeros y la fabricación aditiva. En lugar de recurrir a disolventes y calor para formar el electrodo, ¿y si pudiéramos utilizar la luz? Y eso es exactamente lo que hicimos.
Hemos desarrollado un sistema aglutinante a base de fotopolímeros que no requiere disolventes, hornos de secado ni un elevado consumo energético. En su lugar, se endurece rápidamente bajo luz UV o LED, formando un recubrimiento de cátodo estable y uniforme.
Uno de los mayores retos que plantean los fotopolímeros en las aplicaciones de baterías es la propia naturaleza de los materiales que recubrimos. Los polvos de cátodo —especialmente los de color oscuro, como el NMC o el LFP— tienden a absorber la luz. Esto supone un problema cuando el proceso de curado depende de ella.
Mediante el ajuste de los fotoiniciadores, la modificación de la composición química de la resina y la optimización de la longitud de onda de exposición, nos hemos asegurado de que nuestro sistema aglutinante se cure de forma rápida y uniforme, incluso con polvos de alta absorción de luz. El resultado es un proceso de recubrimiento de cátodos fluido, fiable y escalable que reduce drásticamente el impacto medioambiental y los costes.
A medida que surgen nuevas gigafábricas en todo el Reino Unido, Europa y más allá, aumenta la presión para adoptar métodos más inteligentes y limpios en la fabricación de las baterías que alimentarán nuestro mundo. No se trata solo de una mejora marginal, sino de un cambio de paradigma que ya está en marcha. Desde la iluminación hasta la estructura, estamos redefiniendo la fabricación de cátodos, y la cuestión ya no es si debemos dejar atrás el NMP, sino a qué ritmo podemos hacerlo realidad.
Esta transición no puede llevarse a cabo de forma aislada. Las gigafábricas, los fabricantes de automóviles y los proveedores de primer nivel desempeñan un papel fundamental a la hora de apoyar a las pequeñas empresas y las tecnologías innovadoras. Al asociarse con innovadores, poner en marcha líneas piloto e integrar soluciones escalables desde el principio en la cadena de suministro, los líderes del sector pueden contribuir a generar ventajas en materia de costes, criterios ESG y rendimiento en todo el ecosistema de las baterías.