La CNEA desarrolla las técnicas de fabricación de un insumo clave para baterías de litio

La Comisión Nacional de Energía Atómica (CNEA) avanza en el desarrollo de un sistema para la producción nacional de hexafluorofosfato de litio (LiPF6) o sales de litio, un insumo imprescindible para los electrolitos de las baterías de ion-litio. Este compuesto solo se fabrica en países asiáticos, que por la alta demanda tienen un stock reducido. Por eso el objetivo es hacerlo en la Argentina para poder fabricar baterías sin depender de otros países, además de para poder contar con un recurso de alto valor agregado.

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La Argentina es el cuarto productor mundial de litio después de Australia, Chile y China, y es el segundo país con más recursos de ese mineral, después de Bolivia. Las reservas se concentran en Jujuy, Salta y Catamarca. El litio es estratégico, porque es un insumo esencial para fabricar baterías para vehículos y dispositivos electrónicos que van desde teléfonos celulares y computadoras hasta radares.

El litio es un elemento que pertenece al grupo de los metales alcalinos. Se trata del metal más liviano. Tiene la propiedad de liberar mucha energía al oxidarse y permite que las baterías tengan una mayor vida útil. Pero esta materia prima requiere otros procesos antes de convertirse en partes de una batería. Por ejemplo, es necesario transformarla en hexafluorofosfato de litio para poder usarla en el electrolito, uno de los tres elementos que conforman cada celda de una batería de ion-litio, además del ánodo y el cátodo.

Cómo funciona una batería de ion-litio

La celda de una batería de ion-litio está conformada por un ánodo, un cátodo y un electrolito. El ánodo es el electrodo negativo, en el que se produce una reacción de oxidación cuando el material del que está hecho pierde electrones. Al recibir esos electrones, el cátodo o electrodo positivo sufre una reacción de reducción, porque estos reducen su estado de oxidación. Esa transferencia de electrones ocurre a través de un circuito externo, como un cable de cobre, y es la que genera la corriente eléctrica.

Mientras tanto, el electrolito es el que permite cerrar el circuito mediante el movimiento de los iones. Se trata de una solución entre cuyos iones están las sales de litio o hexafluorofosfato de litio. Cuando la batería se va descargando, los iones Li+ van del electrodo negativo hacia el positivo a través del electrolito. Al conectar la batería a la red eléctrica para su recarga, el sentido de esa transferencia se invierte y los iones litio van desde el electrodo positivo al negativo donde se reducen a Li°(cátodo), al mismo tiempo que por el circuito externo a este último le llegan electrones de la red. Al tomar esos electrones, el que actuaba como ánodo en la batería, en la celda de recarga pasa a ser el cátodo.

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La capacidad de CNEA para producir un compuesto con valor agregado

La CNEA fue convocada para producir hexafluorofosfato de litio por un consorcio del que ahora también forma parte, integrado por el Centro de Química Inorgánica CEQUINOR-CONICET y las empresas Clorar Ingeniería e YPF Tecnología (Y-TEC). El financiamiento proviene de la Agencia Nacional de Promoción de la Investigación, el Desarrollo Tecnológico y la Innovación - I+D+i, que depende del Ministerio de Ciencia, Tecnología e Innovación, mediante el Fondo Argentino Sectorial (FONARSEC).

En conjunto con la Universidad Nacional de La Plata, Y-TEC cuenta con la primera Planta Nacional de Desarrollo Tecnológico de Celdas y Baterías de Litio (UniLiB), ubicada en la capital de la Provincia de Buenos Aires. En una etapa inicial, el objetivo de esta planta es que la Argentina se autoabastezca de baterías para cubrir las necesidades del sistema de defensa nacional, lo que incluye a los radares que monitorean las fronteras.

“Ellos han ganado experiencia en la generación de materiales para el ánodo y el cátodo de la batería, pero para cerrar el circuito hace falta el electrolito. Para hacerlo hay que mezclar hexafluorofosfato de litio con unos carbonatos. Para un primer abastecimiento, la planta necesita dos toneladas de esta sal de litio, que solo es producida por los países asiáticos. Pero por la alta demanda, en este momento falta stock. De ahí surge la necesidad de producirla en la Argentina y fue entonces que sumaron a la CNEA al proyecto”, detalla la jefa del Departamento Fisicoquímica y Control de Calidad del Complejo Tecnológico Pilcaniyeu (CTP) de la CNEA, la doctora en Química Ana Bohé.

La CNEA tiene capacidad para trabajar con fluoruro de hidrógeno y flúor, dos compuestos que intervienen en diferentes instancias del proceso para enriquecer uranio. Por eso fue la candidata natural para producir el hexafluorofosfato de litio. La tarea se realiza en el complejo de Pilcaniyeu, ubicado en el paraje Pichi Leufu Arriba, a 60 kilómetros de Bariloche, donde funciona la Planta de Enriquecimiento de Uranio.

“Ya logramos un primer objetivo, que es producir por primera vez en el país hexafluorofosfato de litio -afirma Bohé-. Lo hicimos a escala de laboratorio y la próxima meta es pasar a la escala banco, con la producción de 10 gramos que alcanzarán para proveer de electrolitos a todos los laboratorios de investigación de país durante un año. Con lo realizado hasta ahora demostramos que a través de un proceso nuevo diseñado por nosotros se puede ir pasando de escala hasta llegar a la industrial, que permitirá producir kilos del compuesto”.

De esta manera, la CNEA repite su tradición de diseñar soluciones locales para no depender de importaciones y posicionar a la Argentina como un país de avanzada en desarrollo tecnológico.