Crean una batería que soluciona uno de los grandes problemas del silicio, el material que podría almacenar 10 veces más de energía que los dispositivos actuales

Fábrica de baterías para coches eléctricos en Hefei (China)
Fábrica de baterías para coches eléctricos en Hefei (China)

Reuters/Aly Song

  • El silicio es la gran esperanza de los fabricantes de baterías, ya que promete una capacidad de almacenamiento hasta 10 veces superior.
  • Sin embargo, su inestabilidad y degradación en contacto con electrolitos de litio, dificultan su uso.
  • Unos investigadores de la Universidad de San Diego podrían haber encontrado una solución: combinarlo con un electrolito sólido.
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El silicio lleva siendo la gran esperanza de las baterías durante años. 

Se calcula que ofrecería una capacidad de almacenamiento 10 veces superior incluyéndolo en el ánodo —uno de los tres elementos que tiene una batería, basada en el paso de electrones del ánodo al cátodo a través de un electrolito— , que actualmente suele fabricarse de grafito, un material con menos capacidad de almacenamiento de energía.

Sin embargo, emplear silicio para fabricar baterías no es tan sencillo. En contacto con el litio que suele utilizarse en el electrolito, se degrada, lo que se traduce en una reducción de su capacidad de almacenamiento de energía. Esto ha provocado una multimillonaria carrera en búsqueda de solventar esta situación para conseguir baterías más duraderas.

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Por ejemplo, la nueva estructura de baterías que la compañía estadounidense de coches eléctricos Tesla presentó hace un año utilizaban silicio de forma mayoritaria, y también querían emplearlo la alemana Volkswagen para sus eléctricos o la marca de deportivos Porsche, entre otras muchas. Todas ellas aseguran que utilizan silicio para mejorar el almacenamiento y la velocidad de carga.

Ahora bien, ninguno de estos fabricantes ha probado que sea capaz de solventar la degradación de este material, algo que sí habría hecho un grupo de la Universidad de San Diego (California, Estados Unidos), con una tecnología diferente.

Lo que han hecho estos investigadores es crear un ánodo de silicio del que han eliminado el carbono y los aglomerantes, y sustituir el electrolito líquido tradicional por uno sólido basado en sulfuro, que aunque es considerado como inestable, según sus pruebas sí que lo es. 

"Sabíamos que uno de los grandes problemas de los ánodos de silicio es que la interacción con el electrolito líquido provoca inestabilidad, así que pensamos en una aproximación totalmente diferente", relata la profesora Shiley Meng, a la web de la Universidad de San Diego.

"Este trabajo ofrece una solución prometedora a los problemas con los ánodos de silicio, aunque hay mucho trabajo que hacer", admite la profesora Meng, que ha desarrollado este proyecto junto a una startup fundada dentro de la universidad, denominada Unigrid Battery, en colaboración con la compañía LG Energy Solution, una de las filiales del gigante sucoreano.

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Según sus pruebas, que han sido publicadas en la prestigiosa revista científica Science, han conseguido que una batería en laboratorio complete hasta 500 ciclos de carga y descarga manteniendo un 80% de su capacidad, algo que es un gran avance en una tecnología hasta ahora caracterizada por su rápida degradación.

Esquema de la batería de estado sólido creada por la Universidad de San Diego (EEUU)
Esquema de la batería de estado sólido creada por la Universidad de San Diego (EEUU)

UC San Diego News Center

"Una batería de estado sólido de silicio supera muchas de las limitaciones de las baterías convencionales. Es una gran oportunidad para cubrir la demanda del mercado de mayor energía y menores costes, con baterías más seguras, especialmente para instalaciones de almacenamiento de energía en red", señala Darren H.S. Tan, uno de los autores del estudio y cofundador de Unigrid.

Si su investigación consigue dar el paso del laboratorio a la fabricación, esta tecnología podría ser el sustituto de las actuales pilas de iones de litio, y la puerta abierta a un futuro de baterías más potentes y con mayor almacenamiento.

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