Desarrollan un compuesto de silicio y carbono para aumentar el rendimiento de las baterías de ion-litio

El holding de Duisburg PCC SE y el Instituto Fraunhofer para Sistemas de Energía Solar ISE han iniciado el proyecto "Materiales de ánodo compuesto de silicio para baterías de iones de litio" (SICOM-LIB). El objetivo es desarrollar un compuesto de silicio y carbono para aumentar el rendimiento de las baterías de iones de litio.

El silicio tiene una densidad energética diez veces superior a la del grafito, que suele utilizarse como material activo del ánodo, y por tanto aumenta significativamente la capacidad de las baterías de iones de litio. Esto permite rangos significativamente más largos y tiempos de carga más cortos para los autos eléctricos. La producción de silicio como materia prima en Europa y con electricidad verde también mejora la huella ecológica de la batería.

A fines de 2021, PCC SE y Fraunhofer ISE firmaron los contratos para una cooperación de investigación y desarrollo a largo plazo para su material compuesto de silicio y carbono como material activo de ánodo en baterías de iones de litio. Los dos socios utilizan silicio, que la filial de PCC, PCC BakkiSilicon hf. 100 por cien sostenible y respetuoso con el clima en Islandia con electricidad verde. El metal de silicio se procesa posteriormente en polvo por el PCC y se integra con finura en el rango de nanómetros en una tecnología compuesta de silicio-carbono desarrollada por Fraunhofer ISE.

El nuevo material de alta tecnología se desarrolló de acuerdo con los requisitos de la industria automotriz. El material activo está diseñado de tal manera que puede usarse sucesivamente en las líneas de producción de celdas existentes como sustituto directo del grafito que se usa como material de ánodo estándar. La mayor densidad de energía del material de carbono-silicio también asegura costos de producción específicos más bajos. Los dos socios de cooperación PCC SE y Fraunhofer ISE quieren lograr la preparación del mercado para esta solución a corto plazo.

Extracción y procesamiento sostenible de materias primas en Europa

"Nuestra producción de silicio-metal en Islandia fue diseñada desde el principio para ser respetuosa con el medio ambiente, usando solo electricidad verde", explica Peter Wenzel, director general de PCC SE. “Por lo tanto, el nuevo campo de aplicación de nuestro metal de silicio para aumentar el rendimiento de las baterías de iones de litio, especialmente para automóviles eléctricos, encaja perfectamente. Junto con nuestro fuerte socio, Fraunhofer ISE, podemos ampliar aún más nuestra contribución a la protección del clima”.

Otra gran ventaja de las partículas de nanosilicio producidas por PCC es, además de la huella ecológica extremadamente favorable de su producción, la materia prima puramente europea suministro de material. La planta de metal de silicio de PCC BakkiSilicon hf. está en Islandia, mientras que alrededor del 71 por ciento de las reservas mundiales de grafito se concentran en China.

También se planea una cadena de suministro cerrada dentro de Europa para su posterior procesamiento a través de nanopartículas hasta el material final de carbono y silicio, que ofrece a los futuros clientes un suministro seguro y sostenible cerca de la industria europea de baterías en rápido desarrollo. “Estamos muy contentos con este pedido y esperamos con ansias la futura cooperación con PCC. Los materiales de silicio producidos de forma sostenible por nuestro socio PCC forman un punto de partida ideal para los materiales de batería de alto rendimiento del futuro. La fabricación de estos materiales en Europa también es una gran ventaja en vista de la creciente criticidad de los recursos en las cadenas de valor ”, explica el Daniel Biro, director del Departamento de Almacenamiento de Energía Eléctrica en Fraunhofer ISE.