MADBAT estudiará cómo limitar el desgaste mecánico que sufren los materiales activos de una batería de ion-litio durante los ciclos de carga y descarga. El proyecto, financiado por la Comunidad de Madrid, reúne a empresas, centros de investigación y universidades. El plan combina simulación avanzada con pruebas experimentales para comprender qué provoca los daños y diseñar materiales menos propensos a degradarse. El anuncio coloca el trabajo en fase de investigación: no presenta una nueva batería comercial ni comunica una mejora ya medida en autonomía o vida útil.

El reto aparece dentro de la celda

En una batería de ion-litio, la energía se almacena y se libera a medida que los iones de litio se desplazan entre el ánodo y el cátodo. Los materiales activos que reciben y ceden esos iones no permanecen necesariamente inmóviles. Durante las cargas y descargas pueden experimentar cambios de volumen. Si estos cambios provocan fisuras, deformaciones o pérdida de contacto entre partes del electrodo, puede resentirse el funcionamiento de la celda. El daño mecánico limita el rendimiento y puede acortar la vida útil del dispositivo.

El silicio concentra parte del interés de esta investigación porque puede almacenar mucha energía en teoría y se estudia como material para los ánodos de próxima generación. Esa ventaja potencial convive con un reto: sus cambios de volumen pueden causar daños durante el funcionamiento repetido. Por eso, el proyecto no plantea el silicio como una solución ya lista para sustituir a los materiales actuales. Se propone estudiar cómo se comporta y qué diseños podrían reducir la degradación.

La diferencia entre la capacidad teórica de un material y el resultado de una batería completa importa para entender el alcance de MADBAT. La celda debe mantener el contacto eléctrico entre sus componentes y funcionar bajo condiciones de operación reales. El hinchamiento del electrodo, la estabilidad con el paso del tiempo y las condiciones de carga pueden afectar al diseño práctico. Una propiedad favorable aislada no basta para demostrar que el material vaya a mejorar una batería comercial.

Simulación y ensayo para entender el daño

IMDEA Materiales aporta al proyecto simulación avanzada, modelado multifísico y desarrollo de componentes. Los modelos computacionales previstos estudiarán el comportamiento de materiales y baterías en diferentes escalas. Con ellos, el equipo busca anticipar dónde puede aparecer la degradación mecánica y establecer criterios de diseño que ayuden a reducirla.

La simulación necesita contrastarse con mediciones. MADBAT prevé realizar ensayos experimentales para obtener parámetros y validar los modelos. Esos datos permitirán comprobar si las predicciones describen lo que ocurre en las pruebas y, si no coinciden, ajustar las hipótesis de cálculo. El trabajo combina dos formas de investigación: explorar escenarios con modelos y medir la respuesta de los materiales en el laboratorio.

Esta combinación puede orientar qué componentes conviene probar y qué variables deben vigilarse, pero no adelanta por sí sola el resultado. La utilidad de un modelo dependerá de que sus predicciones se sostengan frente a los ensayos. El objetivo anunciado es construir esa base para reducir la degradación mecánica, no comunicar que ya se ha prolongado la vida útil de una celda concreta.

Un consorcio madrileño de ciencia y empresa

MADBAT está financiado por la Comunidad de Madrid y reúne a IMDEA Materiales, IMDEA Energía, la Universidad Rey Juan Carlos y varias empresas. La coordinación corresponde a Tolsa y el periodo previsto abarca de 2026 a 2028. El trabajo se plantea desde la investigación de materiales hasta su validación en celdas prototipo, con una orientación industrial desde el inicio.

IMDEA Materiales tiene un cometido concreto en el reto mecánico: desarrollar simulaciones y modelos, además de componentes, y contribuir a validar los cálculos con ensayos. IMDEA Energía también participa como centro de investigación. En la URJC, los investigadores del Instituto de Investigación de Tecnologías para la Sostenibilidad realizan ensayos electroquímicos de laboratorio con celdas pequeñas, contribuyen a fabricar y validar prototipos y trabajan en separadores con propiedades retardantes de llama.

Las empresas cubren etapas distintas de la cadena. Tolsa coordina el proyecto y aporta experiencia en materiales minerales y en el procesamiento de arcillas y nanoestructuras de silicio para ánodos. Moeve participa como usuario final para aplicaciones estacionarias y en la validación electroquímica. Floatech trabaja en la síntesis de nanohilos de silicio para ánodos, mientras que Empirical Advances investiga nuevos materiales activos y procesos sostenibles basados en economía circular. B5TEC se ocupa del escalado del proceso y de producir celdas tipo bolsa en una planta piloto.

Esa distribución conecta el desarrollo de materiales con ensayos y fabricación de prototipos. También muestra por qué el trabajo no se limita a comprobar si el silicio tiene propiedades prometedoras. Para avanzar, hacen falta diseños que se puedan fabricar y probar en una celda completa, además de medidas que permitan comparar las predicciones con el comportamiento observado.

Del laboratorio a una celda que pueda probarse

El horizonte del proyecto incluye validar materiales en celdas prototipo. Ese paso es necesario porque el comportamiento medido en una muestra o en un componente puede cambiar al incorporarse al electrodo y a la batería completa. En un prototipo se puede comprobar cómo interactúan las partes y si el diseño conserva el rendimiento a medida que se repiten los ciclos.

La investigación sobre ánodos de silicio también ha señalado que la viabilidad práctica depende de más factores que la capacidad teórica. El hinchamiento del electrodo, la vida de calendario, la seguridad y el coste influyen en cómo se diseña una celda. Para que una innovación de laboratorio llegue a la industria, los ensayos tienen que mostrar si los resultados son reproducibles y si el material funciona en condiciones pertinentes para su uso.

Por ahora, MADBAT ha comunicado una pregunta de investigación y las herramientas con las que intentará responderla. El avance verificable será que los modelos expliquen las mediciones y permitan definir diseños menos expuestos al daño mecánico, seguidos de pruebas en prototipos. Hasta que esos ensayos aporten resultados, la forma precisa de describir el proyecto es como una investigación madrileña en marcha, no como una nueva generación de baterías ya comercializada.