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La startup de Silicon Valley, Sakuu, ha desarrollado una plataforma de impresión 3D que, según dice, puede producir baterías de estado sólido en masa, en cualquier forma y tamaño, lo que finalmente nos permite aprovechar los muchos beneficios de la tecnología.

"Creemos que tenemos la única solución conocida para fabricar baterías de estado sólido a escala con nuestra novedosa plataforma Kavian", dijo Robert Bagheri, fundador y director ejecutivo de Sakuu.

Baterías de estado sólido: La mayoría de los dispositivos que funcionan con baterías de hoy en día dependen de baterías de iones de litio, que se degradan rápidamente, tardan mucho en cargarse y, en ocasiones, pueden incendiarse. Esto los hace menos que ideales para vehículos eléctricos (EV), almacenamiento de energía renovable y otros usos para combatir el cambio climático.

Las baterías de estado sólido podrían desafiar el dominio de los iones de litio.

"Creo que las baterías de estado sólido son uno de los temas más importantes que me emocionan mucho".

Tienen las mismas partes básicas: un cátodo con carga positiva, un ánodo con carga negativa, un separador entre los dos y un electrolito que lleva la corriente del cátodo al ánodo (y viceversa cuando la batería se está cargando).

La diferencia en una batería de estado sólido es el electrolito: en lugar de ser un líquido o un gel, es un material sólido.

Por qué importa:Las baterías de estado sólido tienen muchas ventajas sobre sus contrapartes de iones de litio: no se degradan tan rápido, tienen tiempos de carga más cortos y son menos peligrosos para la seguridad.

También tienen una mayor densidad de energía, lo que significa que podrían almacenar más energía o reducir el tamaño de nuestras baterías. Esto podría ser enorme para los vehículos eléctricos, donde el tamaño y el peso de la batería son un problema importante: las baterías pesadas son una gran carga para la autonomía.

"Creo que las baterías de estado sólido son uno de los temas más importantes que me entusiasman mucho", dijo Venkat Srinivasan, director del Centro Colaborativo para la Ciencia del Almacenamiento de Energía del Laboratorio Nacional de Argonne, a Freethink's Hard Reset.

El reto: Varias empresas emergentes ahora han demostrado los beneficios de las baterías de estado sólido en el laboratorio, e incluso hemos visto estas baterías implementadas en marcapasos, relojes inteligentes y otros dispositivos pequeños.

Sin embargo, si queremos comenzar a usar baterías de estado sólido en teléfonos inteligentes, vehículos eléctricos y más, debemos poder producirlas en masa, y nadie ha descubierto una forma comercialmente viable de aumentar su producción todavía.

"Creemos que tenemos la única solución conocida para fabricar baterías de estado sólido a escala".

Una de las principales razones de esto es que el método que se usa a menudo para producir baterías de iones de litio en masa (colocar los componentes de la batería sobre un sustrato flexible) no es ideal para combinar las partes de una batería de estado sólido.

"Si intenta construir eso usando láminas de materiales individuales, es muy difícil obtener interfaces que funcionen correctamente, especialmente en la escala que necesita, generalmente de 20 a 30 micrones de espesor", Dave Pederson, vicepresidente de marketing y desarrollo comercial de Sakuu, dijo Fabricación aditiva.

"Son muy difíciles de manejar y es muy difícil asegurarse de que se toquen adecuadamente sin el uso de líquidos", continuó.

¿Qué hay de nuevo?En lugar de apilar componentes de batería individuales en capas, la plataforma Kavian de Sakuu utiliza la impresión 3D para ensamblar los materiales necesarios para los diseños de iones de litio, metal de litio o estado sólido en una sola capa, un proceso que la compañía llama "SwiftPrint".

"La plataforma Kavian puede imprimir cerámica, vidrio, metales y polímeros, en la misma capa", dijo Arwed Niestroj, vicepresidente sénior de habilitación de clientes de Sakuu, a TCT Magazine.

"Los procesos de fabricación aditiva convencionales realizan cada paso de impresión 3D en serie, mientras que Kavian realiza todos los pasos en paralelo, lo que permite un modelo optimizado que ahorra energía, costos, mano de obra, materiales y tiempo, al mismo tiempo que aumenta la calidad y la confiabilidad", agregó.

En comparación con las principales baterías de iones de litio, Sakuu dice que sus baterías de estado sólido son un 50 % más pequeñas y un 40 % más livianas. La propia plataforma Kavian, por su parte, es un 44% más pequeña que los equipos que tradicionalmente se utilizan para fabricar baterías de iones de litio.

"La plataforma Kavian puede permitir la producción sostenible a escala comercial de... baterías de estado sólido".

Sakuu dice que SwiftPrint no solo permite la creación de baterías de estado sólido a escala, sino que también brinda a los fabricantes la opción de producir baterías en formas y tamaños personalizados; en lugar de diseñar dispositivos para acomodar baterías, podrían diseñar baterías que se ajusten a sus dispositivos.

Sakuu reveló su primera batería de estado sólido impresa en 3D en 2021, y ahora se anuncia que ha podido imprimir "con éxito y de manera constante" esas baterías, así como diseños de iones de litio y metal de litio, en una variedad de formas. en la instalación de la línea piloto que abrió en 2022.

"Nuestro desarrollo muestra que la plataforma Kavian puede permitir la producción sostenible a escala comercial de una amplia gama de tecnologías de baterías, desde iones de litio hasta metal de litio e incluso baterías de estado sólido, mientras que los métodos tradicionales de fabricación de celdas avanzadas se topan continuamente con impedimentos centrales que prevenir la producción a gran escala", dijo el CTO Karl Littau.

Mirando hacia el futuro:Sakuu anticipa vender su plataforma Kavian directamente a una variedad de clientes, incluidos fabricantes de baterías, fabricantes de automóviles, desarrolladores aeroespaciales y empresas de energía renovable.

En enero de 2023, la empresa anunció que había contratado a Porsche Consulting, una subsidiaria del fabricante de automóviles Porsche, para diseñar "gigafábricas" para la fabricación comercial. La primera instalación producirá baterías de metal de litio, con baterías de estado sólido planificadas para construcciones posteriores.

El objetivo de Sakuu es abrir gigafábricas con socios en todo el mundo y, para 2030, espera fabricar 200 GWh de capacidad de batería al año. Para poner eso en contexto, China, donde se fabrica el 77% de las baterías de iones de litio del mundo, genera casi 900 GWh al año.

Es demasiado pronto para predecir si Sakuu alcanzará ese objetivo, pero si puede escalar su tecnología de manera efectiva, podríamos comenzar a ver una gama de dispositivos electrónicos, incluidos los vehículos eléctricos, con mejores capacidades y menos problemas de seguridad gracias a sus sólidos impresos en 3D. baterías estatales.

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