Tecnología

Cuando necesitas una batería que ofrezca mejores prestaciones que las tecnologías tradicionales, sea más sostenible y más competitiva en coste”

Aluminio-ion

Beneficios de las baterías de Aluminio-ion

  • Energía específica
    Las baterías de Aluminio-ion, desde el punto de vista electroquímico, presentan una energía específica superior a las baterías de níquel-cadmio o plomo-ácido. Pueden llegar a alcanzar 80 Wh/kg. La tecnología desarrollada por Albufera, adaptable a cualquier formato de pila, se presenta en celdas tipo pouch de 1,5 V.
  • Ciclabilidad
    La ciclabilidad superior a 6.000 ciclos de carga y descarga de las baterías de Aluminio-ion mantiene sus prestaciones de capacidad iniciales.
  • Profundidad de descarga
    Admite profundidades de descarga (DOD) del 100 % sin perder prestaciones y se reduce el coste total de adquisición al no existir la necesidad de sobredimensionar la batería para satisfacer las demandas de una determinada aplicación.
  • Alta eficiencia
    Las baterías de Aluminio-ion presentan una eficiencia muy elevada. La cantidad de energía empleada para la carga es prácticamente igual a la energía que devuelve durante la descarga. En Albufera desarrollamos baterías de Aluminio-ion con valores de eficiencia mayores o iguales al 90%, y un comportamiento análogo tanto a velocidades de carga/descarga muy lentas (10h) como a velocidades de carga/descarga rápidas (1h).
  • Seguridad
    Al contrario que las baterías basadas en litio o sodio, el aluminio destaca por su estabilidad y su baja inflamabilidad y eso se traduce en un aumento de la seguridad de las baterías en comparación con las tecnologías actuales. El resto de componentes que conforman las baterías que desarrollamos en Albufera también son estables, ninguno es inflamable y no presentan ningún riesgo en el momento de su manipulación.
  • Temperatura de trabajo
    Las baterías de Aluminio-ion nos permiten trabajar en un rango amplio de temperaturas de entre 0°C y 50°C sin pérdidas de capacidad irreversibles como sucede en las baterías de Litio-ion. Además, las baterías de Aluminio-ion desarrolladas por Albufera presentan propiedades de capacidad mejoradas al aumentar la temperatura.

En resumen…

  • Vida en ciclos: > 6.000 ciclos al 100% de profundidad de descarga.
  • Recuperación completa de la capacidad: por funcionamiento a baja temperatura o autodescarga.
  • Coste inferior: no requiere ni electrónica de control ni protección compleja.
  • Energía específica: en continuo progreso y con potencial para alcanzar 80 Wh/kg con el desarrollo de nuevos nanomateriales, además de una mejora de las propiedades del electrolito.
  • Voltaje: celdas de 1,5 V nominales.
  • Temperatura de operación: entre 0°C y 50 °C sin perder prestaciones.
  • Tasa de carga/descarga: admite velocidades de carga y descarga muy lentas, de 10 horas, o muy rápidas, de 1 hora.
  • Eficiencia de ida y vuelta o roundtrip: superior al 90%.

Sostenibilidad

La batería de Aluminio-ion solamente utiliza materias primas sostenibles, compatibles con el ser humano, con una tasa alta de reciclaje y muy bajo impacto medioambiental, obtenidas de manera ética y respetuosa tanto con el medio ambiente como con el ser humano.

Para la fabricación de nuestros ánodos utilizamos:

  • Aluminio de alta pureza con menor huella de carbono en la industria de la fabricación de aluminio.
  • Energía hidroeléctrica 100% renovable en toda la cadena de suministro.

A través de la cristalización fraccionada, proceso de fabricación segregado, el consumo de energía requerido se reduce de manera rotunda.

No contienen metales pesados, tóxicos o cancerígenos (a diferencia de las baterías de plomo-ácido y níquel-Cadmio), no son inflamables, no generan puntos calientes durante el proceso de carga por lo que no son susceptibles de arder o explotar.

En cualquiera de sus configuraciones.

No requieren condiciones especiales en su transporte, excepto las que apliquen a baterías con electrolito líquido, o por riesgo eléctrico superasen una tensión de corriente continua en bornes superior a 60 Vcc.

Son más seguras de fabricar, almacenar y transportar por tierra, mar y aire.

La tecnología de Aluminio-ion recibió el Sello de Excelencia en la convocatoria extraordinaria del programa H2020 EIC Accelerator Pilot – SME Instrument – Green Deal call, como reconocimiento a su propuesta de calidad evaluada en un entorno competitivo y su contribución al objetivo del Pacto Verde Europeo relacionado con la transición de la industria hacia una economía limpia y circular.

Tecnología coste-eficiente

Desde el punto de vista económico, el aluminio es el metal más abundante de la corteza terrestre (8.3% en peso) y el tercer elemento con más presencia después del oxígeno y el silicio.

Presenta una industria muy avanzada y desarrollada para su obtención y reciclaje.

Por otro lado, el gasto energético y económico que supone la obtención de las materias primas de los electrodos de aluminio es entre 3 y 5 veces más bajo que el necesario para la obtención de la materia prima de los electrodos en las baterías de litio.

El coste de producción de las baterías de Aluminio-ion se reduce con respecto a las baterías de litio-ion y es más competitivo frente a las baterías de plomo-ácido y níquel-cadmio.

Como el resto de materias primas implicadas no presentan volatilidad en sus precios e incluso algunas son obtenidas como subproductos de otros procesos de la industria química y siderúrgica, ofrece oportunidades de revalorización y favorece la economía circular.

TecnologíaLitio-ionPlomo-ácidoNíquel-CadmioAluminio-ion
Energía específica (Wh/kg)90 – 20025 – 4020 – 4030 – 80
Ciclos2.0001.8001.0006.000
Profundidad de descarga, DOD (%)8060100100
Factor de corrección por DOD (%)204000
Eficiencia (roundtrip, %)95706590
Factor de corrección por eficiencia (%)5303510
CAPEX (€/kWh)300150400100
Coste por kWh almacenado y ciclo (€/kWh·ciclo)0,190,150,540,02

Conclusiones de la tabla

Las baterías de Aluminio-ion ofrecen 6.000 ciclos al 100% de profundidad de descarga y mantienen sus prestaciones iniciales, con una eficiencia del 90%.

Para una batería de 1 kWh, con el mismo aporte de energía, el coste por kWh y ciclo se reduce hasta los 0,02 €, en comparación con los 0,19 €/kWh y ciclo para una batería de Litio-ion, los 0,15 del Plomo-ácido y los 0,54 del Níquel-Cadmio.

Prototipos

Tras alcanzar un nivel de madurez tecnológico adecuado, es el momento de salir del laboratorio e iniciar el camino de escalar la tecnología hasta un producto comercial. Con nuestra línea piloto de prototipos de celdas de Aluminio-ion somos capaces de ofrecer diferentes soluciones de baterías para aplicaciones estacionarias.

¿Interesado en conocer más sobre nuestros prototipos de Aluminio-ion?

Te informamos acerca de las oportunidades de inversión en esta tecnología

I+D

Desde su nacimiento en 2013, Albufera ha basado su actividad principal en la investigación de alta calidad para el desarrollo de baterías de aluminio, mediante la participación en proyectos nacionales e internacionales, en solitario o consorcio en convocatorias relevantes.

NEOTEC

Desarrollo de una batería Aluminio-aire recargable
(2013 – 2015)

Convocatoria CDTI
Exp: XP 00065654 / IDI-20131124

ALION

High Specific Energy Aluminium-ion rechargeable decentralised electricity generation sources.
(2015 - 2019)

Convocatoria H2020-NMP13-2014 (GA: 646286)
This project is funded by the European Union

ARGOS

Al-air Primary cells for Growing Energy Storage Markets
(2015 – 2016)

Convocatoria Ministerio de Economía, Industria y Competitividad (MINECO)
Horizonte Pyme Program

ALPAM

Batería de Aluminio-aire primaria para la alimentación de dispositivos portátiles en aplicaciones militares
(2015 – 2017)

Convocatoria Ministerio de Defensa
PROGRAMA COINCIDENTE
Exp. 1003215003300

SMART ALAIR

2016
Convocatoria INCENsE Accelerator led by ENEL& ENDESA
INCENSe Project Has Received Funding From The European Union Seventh Framework Programme Under Grant Agreement N° 632852

ALIENA

Convocatoria Ministerio de Economía Industria y Competitividad (MINECO)
(2016 – 2019)

Programa Retos Colaboración-2015
RTC-2015-4471-3

CEBRA

Cátodos de alta eficiencia para baterías recargables metal-aire
(2016 – 2019)

Convocatoria Ministerio de Economía, Industria y Competitividad (MINECO)
Programa Torres Quevedo
PTQ-14-07037

SALBAGE

Sulfur-Alumium Battery with Advanced Polymeric Gel Electrolytes
Batería de Azufre-Aluminio con electrolitos avanzados de Gel polimérico.
(2017 – 2020)

Convocatoria H2020-FETOPEN-1-2016-2017 CALL.
GA Nº 766581

This project is funded by the European Union

REACT

Renewable Energy for self-sustAinable island CommuniTies
Energía Renovable para comunidades isleñas auto sostenibles.
(2019 – 2022)

Convocatoria H2020-LC-SC3-2018-ES-SCC (GA: 824395)
This project is funded by the European Union

O2FREE

Metal-air battery integration for cargo compartment fire suppression
Desarrollo de baterías Metal-aire para inertización del compartimento cargo en aviones.
(2020 – 2022)

Convocatoria H2020-CS2-CFP11-2020-01.
GA: 101008179
Clean Sky 2 Joint Undertaking initiatives

A través de un compromiso interno de innovación, hemos avanzado en diferentes configuraciones de la batería de aluminio, y en el desarrollo de nuevos electrolitos y materiales para electrodos.

Cada configuración se desarrolla con la vista fija en las necesidades técnicas y de coste de los mercados a los que cada una de nuestras tecnologías da respuesta (estacionario, movilidad eléctrica y dispositivos portátiles), siempre con un grado alto de sostenibilidad.

Aluminio-aire

La configuración de baterías Metal-aire es una de las más prometedoras para alcanzar valores altos de energía específica (Wh/kg), siendo su aplicación estrella la movilidad eléctrica. El objetivo es aumentar la autonomía de las baterías, reduciendo su peso y coste, mejorando las prestaciones de los vehículos eléctricos y haciendo que puedan competir de manera efectiva con los vehículos de combustión.

Aunque su nivel de desarrollo es aún preliminar, una de sus principales ventajas a la hora de ahorrar peso y coste en el sistema, es que utiliza el oxígeno de la atmósfera como uno de los materiales activos de la reacción electroquímica de carga y descarga durante su funcionamiento.

En los laboratorios de Albufera hemos alcanzado valores de energía específica de 2.140 Wh/kg en celdas de ensayo de materiales a nivel de 10 mAh con la tecnología Aluminio-aire. El escalado hasta valores alrededor de 1.000 Wh/kg en prototipos de vehículos se hace posible para el año 2025, en base a los tiempos que se manejan en el sector de automoción y con los proyectos que tenemos en curso en los sectores aeronáuticos y militar.

Para ello, trabajamos en nuevos materiales y procesos relacionados con los catalizadores de la reacción del gas que permitan velocidades de procesamiento más altas, que repercutan en una potencia de funcionamiento adecuada para su utilización comercial en vehículos eléctricos, y en un incremento de la estabilidad del electrodo de oxígeno que permita un número de cargas y descargas suficiente para su empleo de forma masiva en movilidad.

Aluminio-estado sólido

La mejor estructura de batería para aplicaciones de tamaño portátil será la que utilice electrolitos sólidos o de formato gelificado de alta viscosidad. La menor conductividad iónica de este tipo de materiales frente a los tradicionales electrolitos líquidos hace que las aplicaciones más adecuadas no precisen de cargas y descargas muy rápidas (preferentemente de más de 5 horas).

Su utilización se prevé para equipos electrónicos portátiles por su elevada energía específica prevista en los primeros ensayos efectuados, y la facilidad de la preparación de diferentes formatos seguros para estos componentes.

Aunque su salida a mercado se estima para el año 2030, en Albufera ya probamos algunos ionogeles avanzados que han sido experimentados en la industria aeroespacial combinados con moléculas de aluminio que pueden transportar los iones de nuestras baterías entre el ánodo y el cátodo a velocidades adecuadas y obtener potencias superiores a 300 W/kg.

En paralelo, la inserción y transporte de los cationes trivalentes de aluminio, nos permitirán alcanzar valores de energía específica por encima de los 500 Wh/kg, para convertir esta tecnología en un valor seguro para todo tipo de dispositivos electrónicos portátiles con consumos elevados de energía o con necesidades de funcionamiento de más de 100 horas continuadas.

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