Fue en 2015, gracias a un proyecto FIC-R que la Universidad de Antofagasta mediante el CELIMIN, creó la primera celda de ion-litio tipo “coin” en la Región, posteriormente, en 2019 a través de un proyecto FONDEF se fabricó una batería de ion litio de 1Ah y 4.0 V. Hoy, el desafío del plantel estatal es mayor, y junto con desarrollar y patentar nuevos materiales catódicos para mejorar el prototipo, trabaja en una nueva batería que alcanzaría de entre 6 y 10 amperios-hora.
El director de CELIMIN, doctor Mario Grágeda señaló que, si bien en 2019 crearon el primer prototipo de batería de litio tipo “pouch” o también conocidas como celdas de litio prismáticas, las investigaciones sobre los materiales catódicos comenzaron en 2013, utilizando, por ejemplo, la Bischofita que es un material desechado durante el proceso de extracción del litio.
“En 2019, creamos la primera batería tipo “pouch” en la Región de Antofagasta de 1 amperio-hora y 4 voltios. Fue un proceso complejo para lograr un buen desempeño y diseño. Además, esta batería tenía sello regional, pues, fue fabricada con material catódico que desarrollamos en el CELiMIN a partir de la materia prima local usando carbonato de litio del Salar de Atacama y la bischofita. Tanto el material catódico como el método parasu obtención, lo presentamos a INAPI en 2017 para solicitar su patentamiento; proceso, que fue culminado con éxito con la concesión de patente nacional en 2021, mientras que, en 2022 obtuvimos la patente en Corea del Sur”, sostuvo el doctor Grageda.
Respecto a la investigación de materiales catódicos, el investigador y académico de la UA señala que, sosteniendo una mirada social y ambientalmente responsable, descartan el uso de Cobalto, centrándose en elementos presentes en Chile, como Boro, Sodio, Cobre, Magnesio y Hierro, teniendo al Litio como eje principal.
Actualmente, y debido a los cambios en las salmueras en el Salar de Atacama, estas se concentran en sulfatos, por lo que CELiMIN desarrolla el uso del Sulfato de Litio como precursor, para obtener, a través de un proceso directo y escalable, un material catódico, “el cual está bajo testeo en nuestros laboratorios. Este compuesto tiene varias ventajas, por ejemplo, no es tóxico, ni cancerígeno, además, es más barato y abundante en Chile”, señalóel investigador.
Alianza SQM
La Universidad de Antofagasta y SQM trabajan desde este año en la “Plataforma para la producción de materiales avanzados sustentables y manufactura de baterías de litio”. Esta histórica alianza, se extenderá por 4 años y recibió un financiamiento de 2 millones de dólares.
“Uno de los desafíos de este trabajo conjunto, era producir Fosfato Hierro Litio directamente desde las salmueras (que actualmente son ricas en Sulfato). En una labor de año y medio, nuestros investigadores crearon el proceso, lo cual, constituye un verdadero hito científico nacional. Es importante destacar que, además, este nuevo proceso es completamente escalable”, precisó Dr. Grágeda.
En general, para la obtención de compuestos catódicos para las baterías de litio se usa carbonato o hidróxido del litio “pero el Sulfato de Litio no tenemos conocimiento de su aplicación para estos casos en el mercado internacional como precursor, por lo tanto, el proceso desarrollado por la UA y CELIMIN en alianza con SQM, es de importancia estratégica”, manifestó el académico e investigador.
Desafío 2023
Hoy, y bajo la misma alianza con SQM, el desafío de la UA y CELIMIN es crear una batería de entre 6 y 10 amperes/hora.
Este prototipo de batería, muy superior a las de tipo “coin”, serviría, por ejemplo, para cargar tres veces un celular. “Es un tremendo desafío para la Universidad de Antofagasta, CELIMIN y SQM, el cual debería ser una realidad en 2026”, concluyó el doctor Mario Grágeda.
“Para alcanzar ese hito, necesitamos capital humano de primer nivel mundial yequipamiento tecnológico de avanzada. En ese contexto, pronto contaremos con dos investigadores post doctorales en nuestra universidad, quienes, junto con aportar su conocimiento, potenciarán también la investigación en nuestros programas de postgrado”, señaló el doctor Mario Grágeda.
Equipo Humano
Todo este desarrollo es gracias al grupo humano con el que cuenta el CELiMIN, compuesto por la Prof. Svetlana Ushak, Dr. Alonso González, Dra. Paula Marín, Dr. Jorge Lovera y Prof. Mario Grágeda.
Adicionalmente, existen otros Investigadores en calidad de asociados como Dr. Marcelo Gonzales (Universidad Tomás Frías) y Dr. Christian Velarde (Ubilogix- WinayTEC). CELiMIN contribuye constantemente con la formación de capital humano avanzado.
Actualmente, los profesores núcleo del centro de investigación están dirigiendo las tesis de 8 doctorandos y 6 estudiantes de magister en temáticas atingentes al quehacer del CELiMIN, como son procesos sustentables de extracción del litio, obtención de materiales nanoestructurados para sistemas de almacenamiento energético, manufactura de baterías, economía circular en minería no metálica y análisis de ciclo de vida.
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