El Departamento de Energía de EE. UU. (DoE) ha destinado 125 millones de dólares a financiar dos equipos del Centro de Innovación Energética para impulsar una nueva ola de desarrollo de tecnología de baterías. Esta iniciativa, cuyo objetivo es mejorar las limitaciones actuales de las baterías de iones de litio, está liderada por el Laboratorio Nacional Argonne y la Universidad de Stanford. Esta iniciativa refleja un esfuerzo conjunto para acelerar la descarbonización del transporte y mejorar la integración de energías limpias en la red eléctrica.
El anuncio de financiación, detallado en un comunicado del Departamento de Energía, subraya la apremiante necesidad de soluciones avanzadas de almacenamiento de energía para abordar la creciente demanda de tecnologías de baterías más seguras, eficientes y rentables. Las aplicaciones emergentes, en particular en el transporte y el almacenamiento en la red eléctrica, requieren una mayor capacidad de almacenamiento de energía, mejores medidas de seguridad y una diversificación de las materias primas utilizadas en la fabricación de baterías para mitigar los riesgos en la cadena de suministro.
Alianza de Investigación sobre Almacenamiento de Energía (ESRA)
La Alianza de Investigación sobre Almacenamiento de Energía (ESRA), liderada por el Laboratorio Nacional de Argonne, reúne a aproximadamente 50 investigadores de tres laboratorios nacionales y 12 universidades. Su misión es explorar las bases de la ciencia de las baterías para abordar los desafíos actuales, como la seguridad, la alta densidad energética y el desarrollo de baterías de larga duración a partir de materiales económicos y de fácil acceso.
La ambición principal de ESRA es ampliar los límites de la ciencia del almacenamiento de energía, fomentando la innovación tecnológica que fortalezca la competitividad económica de Estados Unidos.
Shirley Meng, directora de ESRA, enfatizó la urgente necesidad de dispositivos de almacenamiento de energía de alto rendimiento, bajo costo y sostenibles para avanzar hacia una descarbonización profunda del transporte pesado y la red eléctrica. Meng, quien también es directora científica del Centro Colaborativo Argonne para la Ciencia del Almacenamiento de Energía y profesora de la Escuela Pritzker de Ingeniería Molecular de la Universidad de Chicago, destacó que superar las capacidades de la tecnología actual de iones de litio requiere investigación pionera basada en la ciencia básica. Afirmó: «La demanda de dispositivos de almacenamiento de energía de alto rendimiento, bajo costo y sostenibles está en aumento, especialmente aquellos con potencial para descarbonizar profundamente el transporte pesado y la red eléctrica».
Bryan McCloskey, subdirector de Impulsos Científicos de ESRA e ingeniero docente del Laboratorio Berkeley, añadió que ESRA busca fomentar un ecosistema que propicie la innovación rápida, reduciendo el lapso entre el descubrimiento básico y el desarrollo tecnológico. Un componente esencial de la estrategia de ESRA consiste en la formación de una fuerza laboral diversa y preparada para las futuras demandas de fabricación mediante colaboraciones con la industria, el mundo académico y el gobierno. Afirmó: «ESRA crea un ecosistema de investigación en almacenamiento de energía con la misión de innovar rápidamente, acortar el tiempo entre el descubrimiento básico y el desarrollo tecnológico, y formar a la fuerza laboral de la próxima generación».
La coalición, que incluye instituciones como la Universidad de Columbia, el MIT y la Universidad de Michigan, entre otras, participará activamente en todos los aspectos de la investigación científica, la gobernanza y el desarrollo estratégico.
Consorcio de Baterías Acuosas (ABC)
Paralelamente, la Universidad de Stanford lidera el Consorcio de Baterías Acuosas (ABC), centrado en el desarrollo de una innovadora batería acuosa que promete ser segura para el medio ambiente y rentable. Esta nueva tecnología de baterías, que se prevé que ofrezca una mayor densidad energética que las baterías de plomo-ácido actuales y que potencialmente cueste tan solo una décima parte de lo que cuestan las baterías de iones de litio contemporáneas, busca superar desafíos de larga data como el bajo voltaje, la baja densidad energética y la corrosión.
Linda Nazar, científica principal del proyecto y profesora de la Universidad de Waterloo, señaló las persistentes barreras que enfrenta el desarrollo de baterías acuosas, como la corrosión del material y el fallo de las celdas en condiciones prácticas. «Las barreras para una batería acuosa tan nueva han obstaculizado a los inventores durante años», comentó.
Yi Cui, director del proyecto y profesor de Stanford, destacó el imperativo de crear soluciones de almacenamiento de energía asequibles y a escala de red capaces de funcionar de manera confiable a largo plazo, especialmente en una era dominada por fuentes de energía renovables intermitentes como la energía solar y eólica.
El Consorcio de Baterías Acuosas, administrado por el Instituto Precourt de Energía de Stanford, reúne a 31 científicos, ingenieros y físicos líderes en baterías de instituciones de toda Norteamérica, como SLAC, varios campus de la Universidad de California, la Universidad Estatal de Carolina del Norte y los Laboratorios de Investigación del Ejército y la Armada de EE. UU. Su colaboración abarcará el diseño y la síntesis de materiales, la teoría y la simulación, y la caracterización de prototipos de dispositivos.
Los equipos de investigación explorarán varias facetas de la tecnología de las baterías, incluidos el electrolito, los materiales de los electrodos y la arquitectura general del dispositivo, con la visión de crear baterías que no solo funcionen de manera eficiente, sino que también se carguen y descarguen rápidamente y sean económicamente viables.
La asignación de 125 millones de dólares del Departamento de Energía, dividida en partes iguales entre los dos centros durante un máximo de cinco años, establece un marco sólido para la investigación transformadora en el almacenamiento de energía.
