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Investigadores vascos desarrollan baterías de Li-ion para nanosatélites con una ciclabilidad 10 veces mayor que la de las opciones comerciales convencionales

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CIC energiGUNE, centro de investigación vasco especializado en almacenamiento de energía electroquímico y térmico, anunció ayer que ya ha concluido el proyecto Monbasa, que "va a permitir desarrollar baterías sólidas Li-ion de bajo coste que mejoren el rendimiento de las unidades de almacenamiento convencionales utilizadas en los satélites". En el proyecto Monbasa, que ha sido liderado por este centro, han participado la también vasca Tecnalia y las empresas Gencoa (Reino Unido) y Nanospace (Suecia). Según los investigadores,  la tecnología Monbasa "demuestra una ciclabilidad 10 veces mayor que las opciones comerciales convencionales". [En la imagen (virtual)nanosatélite CubeCat-1, desarrollado por estudiantes e investigadores de la Universitat Politècnica de Catalunya (UPC). CubeCat-1 zarpó el pasado mes de noviembre a bordo de un cohete de la agencia espacial india ISRO para, poco después, entrar en órbita con éxito].
Investigadores vascos desarrollan baterías de Li-ion para nanosatélites con una ciclabilidad 10 veces mayor que la de las opciones comerciales convencionales

Monbasa -informa CIC- permitirá reducir la cantidad de material en los componentes de las baterías utilizadas en los nanosatélites y, en consecuencia, mejorará la densidad de la energía de las mismas. Según explican desde el centro de investigación vasco, el proyecto, que ha sido culminado recientemente, "se basa en la mejora de nuevas técnicas de procesado que permiten el uso de electrolitos sólidos integrados en una batería de Li-ion de alto voltaje". Este hecho -añaden los investigadores- posibilitará que dichas baterías "sean también compatibles con las técnicas que se utilizarán para fabricar una nueva serie de microsensores, y que ya se están empezando a integrar en los satélites más avanzados".

CIC energiGUNE explica
«Gracias a la introducción de estas nuevas técnicas, el proyecto Monbasa (Monolithic Batteries for Spaceship Applications) rompe con los problemas de fiabilidad que la tecnología Li-ion, basada en el uso de electrolitos líquidos tóxicos e inflamables, había generado hasta ahora. Estos inconvenientes se atribuyen a que los electrolitos líquidos, tanto por debajo de los cero grados en carga como por encima de los 60 grados en descarga, presentan problemas de seguridad. Asimismo, debido a que en órbita las presiones son muy bajas, y en ausencia de un sistema de presurización, el punto de ebullición de los electrolitos líquidos baja mucho hasta convertirse en otro problema de seguridad. También es reseñable el hecho de que durante el lanzamiento, las baterías sufren vibraciones y aceleraciones que pueden resultar en una fuga de electrolito líquido».

«Con el planteamieno y el uso de los electrolitos sólidos integrados en una batería de Li-ion de alto voltaje -explican los investigadores-, se pretende demostrar que, con las técnicas de procesado (magnetron sputtering, pulverización catódica) se pueden conseguir baterías sólidas de Li-ion con una mayor densidad energética que las actuales basadas en electrolitos líquidos. Estas baterías mejorarán el funcionamiento en el vacío del espacio exterior, así como el intervalo de temperaturas, pudiendo operar en un intervalo mayor y, además, gracias a sus componentes sólidos sin presencia de líquidos, estarán dotadas de una robustez capaz de soportar las vibraciones y aceleraciones de la fase de lanzamiento».

«Estas técnicas de procesado eran muy comunes hasta ahora, de manera muy especial, en los sectores de la industria del acero, vidrio y electrónica, pero no se habían aplicado a nivel industrial en el procesado de baterías, lo que supone todo un reto. Además, aprovechando la estabilidad de los electrolitos sólidos se podrán utilizar combinaciones de materiales cátodo y ánodo en baterías con voltajes muy superiores a los que se obtienen en las actuales baterías de Li-ion, esperando obtener 5 voltios por celda en lugar de los 3.7 - 3.9 actuales».

En la carrera espacial, junto a Estados Unidos, Japón y China
Según CIC, el proyecto Monbasa "es también una respuesta a la necesidad de posicionar a Europa en el grupo de vanguardia de la carrera espacial". El trabajo desarrollado en el ámbito del almacenamiento de energía y su aplicación en el espacio -apuntan desde el centro de investigación vasco- constituye "una parte fundamental para que la industria europea se ponga a la altura de los países líderes en el campo espacial: Estados Unidos, Japón y China".

Abajo, comparativa en tamaño y en ciclabilidad.

 

Según los desarrolladores del proyecto Monbasa, el campo de aplicación más inmediato de este tipo de baterías será el de los nanosatélites, donde se plantea pasar de los 25 lanzamientos del año 2012 a los casi 600 en 2020. No obstante, no es ese el único campo de aplicación. Los investigadores implicados en este proyecto también señalan otros campos, "como el IoT (Internet of Things) y la Industria 4.0". En líneas generales -explican-, Monbasa ha perseguido la consecución de una nueva batería apta para su funcionalidad en el espacio que responda a cinco grandes necesidades: alta eficiencia energética y de densidad, tamaño y peso reducido (véase comparativa), alta fiabilidad, compatibilidad con las normativas y estándares de seguridad, y un alto índice coste-eficiencia (véase gráfica).

El Gobierno vasco define este centro en estos términos
CIC energiGUNE, con base en Miñano, es "la iniciativa estratégica en investigación en almacenamiento energético del departamento de Desarrollo Económico e Infraestructuras del Gobierno Vasco. Esta iniciativa cuenta con el respaldo de la Diputación Foral de Álava y del Ente Vasco de la Energía (organismo dependiente del Ejecutivo vasco), y también está respaldada -informa el Gobierno- por las principales empresas del sector de la energía y del almacenamiento de Euskadi: Iberdrola, Cegasa Portable Energy, Sener, Siemens-Gamesa, Ormazabal, Idom, Solarpack, Corporación Mondragón y Nortegas.

Según los datos del Gobierno vasco, el CIC energiGUNE, sito en Miñano, en el Parque Tecnológico de Álava, cerró el ejercicio 2018 con un resultado muy relevante: más de 500 publicaciones científicas de alto impacto, participación en más de 35 proyectos industriales durante el periodo además de 9 europeos dentro del marco H2020 traccionando más de 120 millones de euros de Europa.

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