Un consorcio europeo formado por diecinueve socios de la industria de la automoción, la investigación y la tecnología, ha desarrollado el primer sistema completo del estado basado en baterías de litio sin cobalto para vehículos eléctricos, que integra una serie innovaciones en seguridad, control y eficiencia para incorporar a la próxima generación de baterías.
Con un presupuesto de doce millones de euros, el proyecto Cobra, cofinanciado con casi doce millones de euros del programa Horizonte 2020 por la Comisión Europea, ha culminado cuatro años de este “plan ambicioso” con una demostración completa, el ‘battery pack’, que además de un menor peso en su diseño, incorpora sensores, algoritmos y comunicaciones innovadores desarrollados por la propia iniciativa.
Formado por 96 celdas individuales de iones de litio sin cobalto, el sistema completo de batería contiene unos sensores de temperatura, deformación e impedancia que informan al usuario sobre su estado, un sensor de presión y un detector de gases capaz de detectar cualquier reacción interna, cuyas informaciones se pueden monitorear para conocer en todo momento su funcionamiento.
Precisamente, eliminar el cobalto ha sido uno de los mayores retos del proyecto. «El cobalto hace que las baterías funcionen con mayor durabilidad y ciclos de carga más rápidos», explica Jordi Jacas, investigador principal del del Instituto de Investigación en Energía de Cataluña (IREC), socio coordinador del proyecto.
Para Lluis Trilla, investigador senior del IREC, el reto más complejo ha sido “la integración de todas las innovaciones” en un “único demostrador” elaborado con materiales como la madera tratada y el aluminio reciclado, que han reducido su peso externo un 30% respecto a otras baterías.
“La novedad más interesante está en un innovador diseño del BMS –Battery Management System– que incorpora comunicaciones inalámbricas internas sin cableado en el sistema con las que ejecutar una serie de algoritmos y modelos avanzados dentro de la batería”, a la que se ha añadido “mucha sensórica” para obtener un “mayor control” del sistema, ha detallado el investigador.
Actualmente, el sistema completo se sitúa en un TRL 6 dentro de la escala que mide el grado de madurez de una tecnología, aunque se espera que en los próximos años se pueda llegar a alcanzar el TRL 9 -sistema probado con éxito en un entorno real- y que para 2030 se puedan aplicar algunas de estas innovaciones para alcanzar baterías más sostenibles, eficientes y con óptimas prestaciones.
El Departamento de Sistemas de Baterías de Applus+ Idiada se ha encargado, con la colaboración de otros integrantes del consorcio, de la planificación y ejecución del conjunto de ensayos para la validación del prototipo. Entre ellas, ha realizado las pruebas al demostrador de 400 voltios, y explica que “la madera, uno de los componentes que conforman la carcasa de la batería además del aluminio reciclado, funcionó muy bien en el ensayo de ‘Thermal propagation‘, una prueba que consiste en sobrecalentar una celda de la batería a temperaturas extremas para comprobar cómo responde, y los resultados fueron bastante positivos”.
El proyecto Cobra se enmarca dentro de la iniciativa BATTECH, un centro dedicado a cubrir toda la I+D+i del ecosistema de baterías del sur de Europa impulsado por Eurecat y el IREC.
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