Investigadores de baterías del Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico proponen que la ciencia fundamental tenga en cuenta el funcionamiento de la industria a la hora de desarrollar componentes para vehículos eléctricos.
En un artículo publicado en la revista Nature Energy, los científicos escriben que, por ejemplo, la forma en que se comportan los materiales en una pequeña muestra de laboratorio es muy distinta de cómo funcionan en un bidón de mil litros.
“Normalmente, cuando hacemos investigación fundamental no nos preocupamos demasiado por el coste”, afirma Jie Xiao, autor principal del estudio, en un comunicado de prensa. “Pero para la fabricación industrial, tanto los materiales como el procesamiento tienen que ser rentables. Por ejemplo, nuestra tendencia en el laboratorio es trabajar con las materias primas más puras que podamos obtener, para conseguir los materiales de batería con el mejor rendimiento posible. La pregunta que debemos hacernos ahora es “¿cuál es la tolerancia de nuestro sistema a distintos niveles de impurezas?”. Es una mentalidad diferente”.
Xiao añadió que, en el futuro, los investigadores podrían pensar en diseñar experimentos que analicen los efectos de distintos tipos de impurezas y distintas cantidades de impurezas para definir el nivel de tolerancia y reducir los costes de fabricación.
Incluso pueden empezar a pensar en formas de aprovechar ciertas impurezas para mejorar el rendimiento del material y reducir al mismo tiempo los costes de fabricación de la industria.
“Se trata de cuestiones apremiantes que requieren un cambio en las prioridades de investigación y una mentalidad de colaboración para trabajar entre las culturas del mundo académico y la industria”, afirma Xiao.
Para reducir el coste de fabricación, la industria busca altos índices de producción y gran eficiencia. Pero estos dos factores -velocidad y gran volumen- pueden desencadenar problemas de control de calidad.
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Para aumentar la velocidad de fabricación, es importante comprender las causas fundamentales de los límites de la línea de producción. Por eso, Xiao y sus coautores revisaron cuatro métodos diferentes para detectar impurezas metálicas perjudiciales en los componentes de las baterías que pueden provocar su fallo. Además, investigaron por qué los sensores de la línea de producción limitan la velocidad de producción. Y analizaron cómo la combinación de diagnósticos en línea e inteligencia artificial puede hacer posible la fabricación inteligente.
Estas y otras oportunidades de investigación descritas en el estudio señalan el camino para salvar la brecha, a menudo difícil, entre la investigación de laboratorio y el éxito de la comercialización.
“Los laboratorios nacionales pueden ayudar a la industria a identificar primero los problemas científicos de la fabricación utilizando sus herramientas e instalaciones científicas únicas, abordarlos a la escala pertinente para la industria y ayudar a reducir el riesgo y los costes a los que se enfrentan los fabricantes a la hora de ampliar la escala”, afirmó Xiao. “Vemos este artículo como un servicio a las comunidades de investigación científica e industrial, para que puedan encontrar formas de reunirse y revisar lo que significa hacer investigación fundamental en colaboración de una manera diferente”.
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