Na-ion battery development: from electrode processing studies to heat generation model of a monolayer pouch cell

Abstract

Entre la variedad de sistemas de almacenamiento de energía, la inclusión de baterías en las redes eléctricas balancearía el equilibrio del suministro y la demanda de electricidad. Por ejemplo, la tecnología de iones de sodio podría ser una opción viable para una próxima generación de baterías para aplicaciones estacionarias, debido a diversos aspectos, como su potencial para alcanzar un coste global menor debido a la abundancia y distribución geográfica de las fuentes de sodio en comparación con las de litio. Además, su fabricación sigue las pautas técnicas y de procesado de la tecnología de iones de litio actualmente implementados a escala industrial y, por lo tanto, su escalado sería más fácil y sin inversiones significativas en comparación otro tipo de tecnologías más novedosas. Sin embargo, el desarrollo de baterías de iones de sodio presenta aun desafíos críticos que deben superarse. Es por ello necesario impulsar la investigación en los procesos de escalado, procesado de electrodos y diseño de celdas paraaproximar esta tecnología a los requerimientos de una tecnología madura. Esta tesis doctoral incluye el trabajo realizado en el desarrollo de una batería con tecnología Na-ion. Es un trabajo diferenciado del estado del arte de este tipo de tecnología, y centrado en una perspectiva ingenieril de su desarrollo, empezando desde la fabricación de celdas de botón y acabando con el desarrollo de una celda de tipo pouch-cell de iones de sodio monocapa. Este trabajo representa un informe completo de la mencionada tecnología en términos de procesado de electrodos, estrategias encaminadas a superar las limitaciones de esta tecnología y fabricación de una celda completa con sus respectivas caracterizaciones electroquímicas y térmicas.