De las salmueras a las baterías de iones de litio

El litio es el metal de mayor capacidad de almacenamiento de energía por unidad de peso y junto a Bolivia y Chile, Argentina comparte uno de los mayores reservorios de ese mineral a nivel mundial.  Hoy en día las baterías de iones de litio se usan en teléfonos móviles, en ordenadores portátiles, en paneles solares, en vehículos eléctricos y en muchos otros aparatos.

“Es clave para nuestra soberanía desarrollar en Argentina capacidades que le agreguen valor agregado al litio en diferentes etapas, desde su extracción en las salmueras hasta la fabricación de baterías”, indica Jorge Thomas, Ingeniero Químico quien desde el 2012 es investigador del CONICET trabajando primero en el Laboratorio de Baterías de Litio en el Instituto de Investigaciones Fisicoquímicas Teóricas y Aplicadas (INIFTA, CONICET-UNLP), en La Plata, y ahora en la misión litio de Y-TEC, empresa I+D de energía del CONICET y de YPF.

En ese sentido, Thomas destaca que, junto a diferentes institutos del CONICET, organismos y universidades, desde la misión litio de Y-TEC se llevan adelante proyectos que abarcan las diferentes etapas de la cadena del valor del litio: métodos de extracción del mineral en los salares del norte argentino, su purificación, conversión a carbonato, transformación a materiales activos, y el armado de las celdas que integran las baterías.

“Por ejemplo, estamos desarrollando varios sistemas de extracción directa de litio basados en diferentes tecnologías, alternativos a los tradicionales, que sean más rápidos, es decir, que acorten los procesos de años a semanas o días y que consuman menos agua y energía”, explica Thomas quien egresó de la Universidad Nacional de Misiones y realizó un doctorado como becario del CONICET en la Universidad Nacional de La Plata (UNLP) en la rama de Materiales y Electroquímica.

El investigador también destacó que Y-TEC dispone de personal especializado y de equipamiento para agregar valor al litio. “De las salmueras que se extraen del salar se aísla el cloruro de litio que luego se convierte en carbonato de litio. Ese carbonato necesita ser purificado para transformarlo en material activo para el montaje de las celdas y baterías”, explica Thomas. Y agrega que cada etapa desde la salmuera a la batería “es un salto en la cadena de valor del litio, y se multiplica su valor en cada etapa”.

Las baterías por dentro

Una vez obtenidos los materiales activos en el laboratorio, se escalan los procesos en la planta piloto de Y-TEC hasta llegar a las celdas de ion litio que componen una batería.

“La función de esa planta piloto es la de validar la tecnología que hacemos en el laboratorio”, destaca Thomas quien realizó su tesis doctoral en el almacenamiento electroquímico de hidrógeno y después se volcó al litio. Y agrega: “Todos los proyectos que desarrollamos en Y-TEC y en los laboratorios del CONICET se encaminan a colaborar con la producción de baterías de iones litio a escala industrial en el país”.

Dentro de la batería hay muchas unidades que son las celdas de ion litio, explica Sofía Gómez, investigadora del CONICET que también integra la misión litio de Y-TEC. Y continúa: “Estas unidades tienen electrodos que son los cátodos y los ánodos y que contienen a los materiales activos. A través de una solución (electrolito), los iones de litio se transfieren del cátodo al ánodo donde se almacenan como energía. Y al estar conectada la batería a un circuito externo, durante la descarga esos iones se trasladan de manera inversa hacia el cátodo y de ese modo se obtiene energía eléctrica para las diferentes aplicaciones”.

Dado que el grafito, material activo indispensable para el ánodo de las baterías, se importa principalmente de China y también de otros países, Gómez está desarrollando un proyecto que busca sintetizar ese material a partir de subproductos de las refinerías de YPF. “Además de buscar un grafito que cumpla con las propiedades que tiene el grafito comercial, realizamos estudios que apuntan al desarrollo de otros materiales activos que puedan aumentar la capacidad del material anódico”, indica.

En esa línea, Thomas señala que dependiendo de la línea de investigación se trabajan con diferentes materiales orientados a mejorar la potencia y la capacidad de las baterías de iones de litio.

Thomas también destaca que además de las baterías de ión-litio, en Y-TEC se están implementando proyectos centrados en el desarrollo de las baterías de próxima generación, “como por ejemplo las tecnologías de celdas de litio-azufre, las cuales presentan propiedades que las hacen especialmente interesantes, como su alta capacidad de almacenamiento de energía y la relativa abundancia de los elementos que componen la química de estas celdas”.

“Ver cómo proyectos que comienzan en la mesada de un laboratorio se validan a escala piloto y están cerca de materializarse en la industria es algo increíble y motivador”, afirma Gómez quien egresó como Ingeniera Química en la UNLP, se doctoró en Química en la Facultad de Ciencias Exactas de esa misma casa de estudios y realizó su doctorado en el Centro de Tecnología de recursos Minerales y Cerámica (CETMIC).  Y agrega: “Integrar la cadena de valor del litio en Argentina es un acto de soberanía”.

Las baterías desarrolladas por Y-TEC se producirán a escala industrial cuando se ponga en marcha la Planta Nacional de Desarrollo Tecnológico de Celdas y Baterías de Litio (UniLiB), en la ciudad de La Plata.

UniLiB fue creada por Y-TEC y por la Universidad Nacional de La Plata (UNLP) y cuenta con el apoyo del CONICET y del Ministerio de Ciencia, Tecnología e Innovación de la Nación.

Y-TEC es una empresa de base tecnológica del CONICET y de YPF, integrada por 260 tecnólogos, de los cuales 83 son parte del CONICET. Por otro lado, más de 100 investigadores, técnicos y becarios del Consejo, de diferentes institutos, participan en proyectos de la empresa. Su misión es generar las tecnologías de la industria energética de hoy y del futuro, imprescindibles para el desarrollo y soberanía de Argentina.