La Comunidad de Madrid financia el proyecto MADBAT, centrado en investigar baterías de ion-litio más eficientes, seguras y sostenibles. En el consorcio participan empresas, centros de investigación y universidades, entre ellos los Institutos Madrileños de Estudios Avanzados IMDEA Materiales y Energía y la Universidad pública Rey Juan Carlos. La iniciativa busca reforzar la cadena de valor regional en tecnologías de almacenamiento electroquímico.

El reto de los ánodos de silicio

IMDEA Materiales aporta su experiencia en simulación avanzada, modelado multifísico y desarrollo de componentes para estudiar un desafío de las baterías de próxima generación: los daños mecánicos asociados a los cambios de volumen de los materiales activos durante la carga y la descarga.

Este mecanismo físico, inherente al funcionamiento de las baterías, reduce su rendimiento y vida útil. El efecto es especialmente relevante en el silicio, uno de los materiales más prometedores para los ánodos de nueva generación: su capacidad teórica de almacenamiento puede ser hasta diez veces superior a la del grafito que se utiliza actualmente, lo que permitiría aumentar significativamente la autonomía de los vehículos eléctricos.

Modelos y ensayos para reducir la degradación

El silicio es un material abundante, una característica que podría contribuir a reducir la dependencia europea de materias primas críticas. Floatech, primer spin-off de IMDEA Materiales y socio de MADBAT, es uno de los líderes mundiales en el desarrollo de ánodos de silicio. Estos pueden experimentar cambios de volumen de hasta un 300%, lo que favorece daños mecánicos que limitan su uso comercial.

Para afrontar este problema, el proyecto desarrollará modelos computacionales avanzados que permitan predecir el comportamiento de los materiales y las baterías a distintas escalas, además de establecer criterios de diseño para minimizar la degradación mecánica. También se llevarán a cabo actividades experimentales para obtener parámetros y validar los modelos.