El instituto IMDEA Materiales participa en el proyecto MADBAT (Madrid Batería Competitiva, Segura y Sostenible), una iniciativa financiada por la Comunidad de Madrid que tiene como objetivo impulsar una nueva generación de baterías de ion-litio más eficientes, seguras y sostenibles. El proyecto, coordinado por Tolsa y enmarcado en el Battery Innovation Hub, reúne a empresas, centros de investigación y universidades para fortalecer la cadena de valor regional en tecnologías de almacenamiento electroquímico.
Dentro de este consorcio, IMDEA Materiales aporta su experiencia en simulación avanzada, modelado multifísico y desarrollo de materiales para abordar uno de los principales desafíos de las futuras baterías: los daños mecánicos derivados de los cambios de volumen de los materiales activos durante la carga y descarga. "La mayor parte de los materiales activos de las baterías presentan cambios de volumen debido a la intercalación de iones, que es el mecanismo físico inherente a su funcionamiento", explica el Dr. Eduardo Roque, investigador postdoctoral del Grupo de Simulación Multiescala de Materiales.
Estos cambios generan tensiones internas que pueden provocar grietas y otros procesos de degradación, reduciendo el rendimiento y la vida útil de los dispositivos. El silicio, un material prometedor para los ánodos de próxima generación por su alta capacidad de almacenamiento de energía (hasta diez veces superior al grafito) y abundancia, experimenta cambios de volumen de hasta un 300%, lo que limita su uso comercial. Floatech, spin-off de IMDEA Materiales y socio del proyecto, es líder mundial en el desarrollo de estos ánodos de silicio.
"Superar esta limitación supondría un paso fundamental para la utilización del silicio en baterías destinadas a aplicaciones reales", afirma el Dr. Roque. Para ello, IMDEA Materiales desarrollará modelos computacionales avanzados que simularán el hinchamiento de los materiales, analizarán los mecanismos de fractura y establecerán criterios de diseño para minimizar la degradación mecánica, permitiendo tomar decisiones de diseño antes de fabricar los electrodos y acelerando el desarrollo de nuevas tecnologías.
El trabajo se realizará principalmente desde el grupo de Simulación Multiescala de Materiales, liderado por el Prof. Javier Segurado. El instituto también llevará a cabo actividades experimentales en colaboración con el Grupo de Nanocomposites Multifuncionales, liderado por el Dr. Juan José Vilatela, e IMDEA Energía. El consorcio de MADBAT incluye a Tolsa, Moeve, IMDEA Energía, IMDEA Materiales, la Universidad Rey Juan Carlos, Floatech, B5Tec y Empirical Advances, con el apoyo de un consejo asesor industrial de Stellantis, Ricardo y Técnicas Reunidas.
