La RWTH Aachen desarrolla métodos de fabricación escalables para electrodos multicapa
Bajo el proyecto de investigación ProMeBa, la RWTH Aachen está desarrollando procesos escalables para electrodos de baterías multicapa. El objetivo es trasladar esta tecnología del laboratorio a una escala piloto.
Electrodo de batería multicapa en el proyecto de investigación ProMeBa.
Imagen: PEM RWTH Aachen
La Cátedra de Ingeniería de Producción de Componentes para la Movilidad Eléctrica (PEM) de la RWTH Aachen, junto con varios socios, puso en marcha por primera vez el proyecto de investigación ProMeBa en junio de 2026. El proyecto se desarrollará hasta mayo de 2029 y forma parte de un programa del Ministerio Federal Alemán de Asuntos Económicos y Acción Climática (BMWK).
Los electrodos multicapa ofrecen ventajas significativas, pero son mucho más difíciles de fabricar que las estructuras convencionales de una sola capa. Por lo tanto, ProMeBa tiene como objetivo demostrar cómo se pueden producir dichos electrodos de manera estable y reproducible a escala industrial. Se pretende que las capas con estructuras diferentes mejoren el transporte de iones, aumenten la estabilidad mecánica del electrodo y optimicen el rendimiento y la vida útil de la batería.
Al inicio del proyecto, se investigarán los materiales y las arquitecturas de capas adecuados para ánodos y cátodos. El enfoque estará en aspectos como el número de capas, el espesor individual de cada capa y los posibles gradientes de composición. A continuación, se implementarán y caracterizarán en el laboratorio los conceptos de electrodos obtenidos, utilizando formulaciones de lechada adaptadas, así como parámetros de recubrimiento y secado.
Electrodos multicapa en el camino hacia la escala piloto
PEM es el responsable principal de la formulación y el desarrollo del proceso para los ánodos multicapa, así como de su caracterización a escala de laboratorio. Los conocimientos obtenidos se transferirán posteriormente a la escala piloto.
Con este fin, se desarrollará un módulo de recubrimiento modular que pueda integrarse en las plantas piloto existentes. Se examinarán dos procesos en condiciones industriales relevantes de tipo rollo a rollo: el recubrimiento multicapa mediante un troquel de dos capas y el recubrimiento en cortina multicapa. El factor decisivo es determinar qué solución combina una alta calidad de recubrimiento, condiciones de proceso estables y buena escalabilidad.
Paralelamente, se desarrollará aún más una técnica de medición en línea para la determinación continua de la viscosidad de las lechadas de electrodos. Esto tiene como objetivo detectar desviaciones en el proceso en una etapa temprana y garantizar una calidad de electrodos reproducible.
También se examinarán electroquímicamente los electrodos fabricados y las celdas de prueba. Esto debería proporcionar información sobre el rendimiento, la estabilidad y la vida útil de las estructuras multicapa desarrolladas.
El coordinador del proyecto es Netzsch-Gerätebau GmbH. Además de PEM, otros socios incluyen la Cátedra ISEA en la RWTH Aachen, Fraunhofer IKTS, el Instituto iPAT de la Technische Universität Braunschweig y 8inks Deutschland.
El valor agregado industrial radica principalmente en el hecho de que ProMeBa no solo desarrolla nuevas estructuras de electrodos, sino que también considera su fabricación desde el principio. Los socios del proyecto buscan crear una tecnología “listo para usar” que permita ampliar selectivamente las infraestructuras de producción existentes, en lugar de construir líneas de producción completamente nuevas para electrodos multicapa.
ProMeBa se une así a una serie de proyectos de investigación que vinculan más estrechamente el desarrollo de materiales con la escala industrial. Por ejemplo, el proyecto MoSiLIB liderado por AIT está trabajando en un ánodo compuesto hecho de silicio y sulfuro de estaño, al tiempo que investiga la escala semindustrial de la síntesis y la fabricación de electrodos a base de agua. Mientras que MoSiLIB se dedica principalmente al desarrollo de nuevos materiales para ánodos, ProMeBa se centra más en cómo las arquitecturas de electrodos complejas pueden integrarse de manera reproducible en los procesos de producción existentes.
