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Asahi Kasei, una empresa global diversificada, ha desarrollado una novedosa tecnología de pre-litificación para baterías de iones de litio de alto voltaje (LIB) con ánodos basados en silicio.
La tecnología permite el uso de carbonato de litio como fuente adicional de litio a voltajes más bajos, reduciendo así las pérdidas irreversibles de capacidad que suelen ocurrir en las células ricas en silicio durante el primer ciclo de carga y descarga. Asahi Kasei trabajará con clientes de todo el mundo para investigar la aplicabilidad práctica de la tecnología en las evaluaciones de prueba de concepto (PoC).
Con la proliferación de vehículos eléctricos (VE) y robots humanoides, la demanda de baterías de iones de litio (LIBs) para una densidad energética cada vez mayor está aumentando. En este contexto, las actividades de desarrollo se centran especialmente en la sustitución parcial del grafito por materiales a base de silicio en el ánodo y en el aumento del voltaje de funcionamiento de los materiales de cátodo.
Sin embargo, los ánodos basados en silicio presentan una pérdida irreversible significativa de capacidad durante la primera carga. Esto afecta a la vida útil de la batería y limita la densidad energética que se puede alcanzar. Para compensar este efecto, se requieren mayores cantidades de material catódico activo, lo que a su vez incrementa el uso de materiales y, por tanto, los costes.
Como alternativa a los procesos previos a la litificación existentes, Asahi Kasei se ha centrado en el uso de carbonato de litio. El carbonato de litio es relativamente barato y tiene una historia consolidada de uso como material para baterías de iones de litio (LIBs).
Sin embargo, el voltaje de descomposición del carbonato de litio está muy por encima del rango nominal de voltaje operativo de los LIB, lo que ha dificultado técnicamente su uso para la pre-litización hasta ahora. La tecnología desarrollada por Asahi Kasei utiliza aditivos electrolitos especiales que promueven la descomposición del carbonato de litio dentro del rango típico de voltaje de las baterías convencionales de iones de litio.
Durante la primera carga, el carbonato de litio se descompone de manera específica y proporciona litio adicional. El uso de este material rentable permite así un aumento significativo en la densidad energética.
Pruebas internas con una celda NMC (níquel-manganeso-cobalto) con un ánodo compuesto por 90% grafito y 10% monóxido de silicio (SiO) mostraron un aumento del 10% en la densidad energética. Además, la tecnología mejora la estabilidad del ciclo a bajo coste por vatio-hora (Wh), puede implementarse sin ajustes significativos en las líneas de producción de baterías existentes y es compatible con una amplia gama de sistemas de cátodo y material de ánodo. Asahi Kasei planea licenciar la tecnología.
La estrategia forma parte del plan de gestión a medio plazo (MTP) de la empresa y se está implementando como parte de la iniciativa Technology-value Business Creation (TBC). Con TBC, Asahi Kasei pretende crear valor a partir de sus extensos activos intangibles como patentes, know-how, datos y algoritmos, proporcionándolos en diversas formas, incluyendo licencias.
Bajo este modelo de negocio basado en licencias, la empresa pretende firmar al menos diez nuevos acuerdos de licencia en el periodo fiscal 2025-2027 y lograr una contribución acumulada de beneficios de al menos 10.000 millones de yenes para alrededor de 2030.
En otro orden de cosas, Asahi Kasei inauguró oficialmente su nueva línea de recubrimiento para separadores de baterías de proceso húmedo Hipore™ en Charlotte, Carolina del Norte, el pasado 20 de agosto. La puesta en marcha marca un hito importante en la implementación de la estrategia norteamericana de separadores de baterías de la empresa.
Con la inversión, Asahi Kasei está ampliando la capacidad de producción de su planta de Charlotte y creando por primera vez capacidades regionales de recubrimiento y suministro para su tecnología de separadores de procesos húmedos en Norteamérica.
La apertura coincidió con el 40º aniversario del sitio de Celgard en Charlotte. Celgard, una filial de Asahi Kasei, produce separadores secos para baterías de ion de litio para el mercado estadounidense desde 1986. A la celebración asistieron representantes de las autoridades locales, representantes de Toyota Tsusho Corporation, con la que se ha firmado un acuerdo para capacidades de producción de la nueva planta, y otros socios y partes interesadas del proyecto. Asahi Kasei espera que la demanda de baterías en Norteamérica siga creciendo a largo plazo.
Cada vez más, esto se debe no solo a los vehículos eléctricos, sino también a la expansión de los sistemas estacionarios de almacenamiento de energía. Aunque el mercado de separadores sigue siendo competitivo, las mejores condiciones regionales abren oportunidades para proveedores que pueden operar cerca del mercado con producción local y estructuras de suministro flexibles.
"La apertura de la línea de recubrimiento en Charlotte es un hito importante en el camino hacia una cadena de suministro norteamericana para separadores de baterías", afirmó Ryu Taniguchi, presidente de Asahi Kasei Battery Separator Corporation.
"Gracias a los muchos años de experiencia y estructuras consolidadas de Celgard, podemos complementar nuestra oferta de separadores de proceso seco Celgard en Norteamérica con separadores de procesos húmedos con la marca™ Hipore. Junto con la planta planificada de Hipore™ en Canadá, la inversión nos acerca al mercado regional de baterías gracias a nuestras capacidades de producción. Esto nos permitirá responder de forma más flexible a la creciente demanda de los sectores de electromovilidad y almacenamiento de energía."
La construcción de la planta en Canadá avanza según lo previsto. Junto con la nueva línea de recubrimiento en Charlotte, la planta formará la base para una red regional de suministro de separadores de procesos húmedos. Esto refuerza aún más la posición de Asahi Kasei en el mercado norteamericano.
Las inversiones forman parte de la estrategia global de crecimiento del Grupo en el área de negocio de Energía e Infraestructuras, un área estratégica de crecimiento dentro del actual plan de gestión de Asahi Kasei.
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