Industria chilena da sus primeros pasos para desarrollar tecnologías para baterías de litio

Por Francisca Orellana L.


Se estima que las reservas de petróleo se acabarán en 40 años, por lo que el litio es considerado el combustible del futuro. Chile, pese a ser el mayor productor del mineral en el mundo al concentrar el 37% de la oferta, sólo se ha dedicado a la exportación y no a desarrollar una industria con valor agregado, como podría ser la de almacenamiento de energía, que se calcula moverá
US$ 25 mil millones al año 2015.

Sin embargo, una gran señal para dar vuelta ese panorama se dio hace unos días luego de que el Centro de Innovación del Litio (CIL), liderado por SQM, Chemetall, Marubeni y la Universidad de Chile -y considerado el primer gran esfuerzo entre privados y la academia en este tema-, dio el vamos a los primeros cuatro proyectos de alta investigación y desarrollo para generar tecnologías que den un salto en la cadena de valor en relación a las baterías, el principal producto que utiliza este mineral, para dotar de energía principalmente a notebook, celulares o smarthphones, entre otros.

No obstante, un nuevo nicho está aumentando la demanda: los autos eléctricos, cuya producción actual llega a las 143 mil unidades en el mundo, con grandes perspectivas de crecimiento: la proyección de producción para 2015 ronda el 1,7 millón por las inversiones en su fabricación. Más aún, si bien el uso de baterías de litio en estos autos hoy es bajo, se prevé que en un plazo de tres años pueda llegar al 100%. Por otro lado, también se está viendo su uso como acumuladores a gran escala de Energías Renovables No Convencionales, como la eólica y solar.

El problema es que pese a su enorme potencial, estos sistemas son costosos de producir (una batería cuesta US$ 18 mil y un auto eléctrico bordea los US$ 40 mil), almacenan poca energía y su duración es corta. A esos tres desafíos Chile quiere apuntar con desarrollos tecnológicos que ayuden a mejorar estas dificultades.

De hecho, Eduardo Morales, gerente general de Chemetall, que tiene el 16% de la producción a nivel mundial, explica que cuando el mercado exige que la batería del celular dure varios días o el notebook no se descargue rápido con un uso intensivo, “la demanda cambia y nos llegan requerimientos especiales para satisfacerlos. Aquí es donde la nanotecnología, por ejemplo, se ha transformado en un medio para mejorar los desarrollos”, explica, agregando que no por nada grandes empresas como Toshiba, Sony, Altair y Samsung, ya están trabajando en proyectos relativos al litio, “lo que muestra lo competitivo del mercado”. 
Jaime Alée, director del CIL, explica que participar de este negocio es una oportunidad que se da una vez cada 20 años. Por ello es que, luego de más de un año de trabajo, se seleccionaron los cuatro primeros proyectos para lo cual se levantó
US$ 1 millón. De este monto,
US$ 600 mil fue aporte de privados, US$ 300 mil de la U. de Chile y US$ 100 mil de Corfo. Pese a ser considerado un mineral estratégico para el país, “el Estado ha participado muy poco. Cualquiera de estos proyectos en países como Japón o EEUU hubiera recibido
US$ 1 millón cada uno. Pero esperamos que cuando estemos en etapa de pruebas podamos levantar fondos de las mismas empresas que están involucradas y se transforme en un producto para ellos”, explica. Y añade que Estados Unidos destinó US$ 300 millones para desarrollar baterías de ion litio.

Productos comerciales


La meta es al menos sacar una patente de estas iniciativas. Y para encausar estos proyectos con fines comerciales y de alto impacto, además de trabajarlos a partir del know how de los privados, están coordinados con la red de inversionistas ángeles Chileglobal Angel para dar la mirada estratégica a los emprendimientos para ayudarlos a levantar fondos de inversionistas en el momento en que se requiera, explica Nils Galdo, gerente general de la red.

Esfuerzo desde universidades


El empuje también viene de las casas de estudios. La universidad de Antofagasta creó a inicios de 2011 el Centro de Investigación Avanzada del Litio y Minerales Industriales (Celimin), donde están ejecutando dos proyectos por $ 240 millones, destacando la creación de una pyme productora de sales inorgánicas de alta pureza (como el litio) de la zona norte de Chile, con potencial exportador para la industria química, farmacéutica y nutraceútica, explica Mario Grágeda, director del centro. Mientras que en la U. de Santiago están explorando hace un año la síntesis y construcción de nuevos electrodos para baterías de ion litio. El proyecto, que involucra recursos por $ 250 millones y está liderado por el decano de Química, Juan Luis Gautier, busca aumentar la densidad de energía y traspaso de manera eficiente, desarrollando nanopartículas que permitan que el paso del litio dentro de la batería sea rápido.

Test que evalúa la carga de batería
Un equipo de investigadores del Departamento de Ingeniería Eléctrica de la U. de Chile, junto con expertos del Centro de Innovación del Litio y de Nissan Marubeni, trabajarán en el desarrollo de un software que permitirá estimar y predecir, en tiempo real, el estado de salud (SOH) y el estado de carga (SOC) de las baterías de Ion-Litio, incorporando la caracterización de distintos perfiles de utilización; y basándose en mediciones de voltaje, corriente y temperatura. El SOH es una medida que indica porcentualmente el ciclo de vida que la batería ha alcanzado, en tanto que el SOC tiene directa relación con su autonomía y perfil de uso.

Diseño automático de acumuladores
Pablo Altamiras, gerente de Desarrollo de SQM, explicó que el proyecto Empaquetamiento Óptimo de Baterías, busca desarrollar un sistema computacional que permita diseñar en forma automatizada configuraciones óptimas de empaquetamiento de celdas para acumuladores tanto de Energías Renovables No Convencionales (industria como residencial), y de automóviles. Hoy se realiza a partir del requerimiento particular y no bajo una metodología, pero dados los mútiples usos que puede tener, se necesita de inteligencia computacional para desarrollarlas en función de la necesidad. Participarán investigadores de la U. de Chile, de Santiago y Antofagasta.

Mayor densidad con ánodos de litio
El éxito del mayor uso de baterías de litio está ligado a lograr una mayor capacidad de carga. Las baterías actuales usan ánodos de grafito, en donde  el litio permanece en estado iónico. Al usar ánodos de litio metálico, la densidad sube pero ocurren problemas químicos que disminuyen los ciclos de carga. Nils Galdo, de Chileglobal Angels, explicó que el proyecto “Anlim” busca fabricarlos de forma micro/nano-estructurado para evitar el deterioro del ánodo, lo que genera un mayor uso de la batería y una disminución en los costos. El proyecto estará liderado por investigadores de la Universidad de Chile y la Universidad de Southampton (Reino Unido), entre otros.

Nanotecnología para mayor pureza
Uso de nanotecnología para moldear las partículas es el objetivo del proyecto “NanoP”. Eduardo Morales, gerente general de Chemetall, explica que la apuesta es por el desarrollo de nano polvos y nano cátodos para reducir el costo de las baterías, ya que se mejora el nivel de pureza de estos elementos. Bajo este método se podrían generar compuestos más sofisticados y para necesidades específicas. Jaime Alée, director del CIL, explica que se apunta a una escala industrial, lo que revolucionaría la producción de compuestos para baterías y también muchas otras aplicaciones. Trabajarán investigadores de la U. de Chile, Puerto Rico y República Dominicana.