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Bienvenido a la era de las baterías de litio-silicio sobrealimentadas

Bienvenido a la era de las baterías de litio-silicio sobrealimentadas

Una forma de solucionar este problema es rociar pequeñas cantidades de óxido de silicio, mejor conocido como arena, a través de un ánodo de grafito. Esto es lo que Tesla hace actualmente con sus baterías. El óxido de silicio viene previamente inflado, por lo que reduce la tensión en el ánodo debido a la hinchazón durante la carga. Pero también limita la cantidad de litio que se puede almacenar en el ánodo. Exprimir una batería de esta manera no es suficiente para producir ganancias de rendimiento de dos dígitos, pero es mejor que nada.

Cary Hayner, cofundador y director de tecnología de NanoGraf, cree que es posible obtener lo mejor del silicio y el grafito sin la pérdida de capacidad energética del óxido de silicio. En NanoGraf, él y sus colegas están aumentando la energía de las baterías de carbono-silicio al incrustar partículas de silicio en el grafeno, el primo ganador del Premio Nobel del grafito. Su diseño utiliza una matriz de grafeno para dar espacio al silicio para hincharse y proteger el ánodo de reacciones dañinas con el electrolito. Hayner dice que un ánodo de grafeno-silicio puede aumentar la cantidad de energía en una batería de iones de litio hasta en un 30 por ciento.

Pero para empujar ese número al rango del 40 al 50 por ciento, debe eliminar el grafito por completo. Los científicos han sabido cómo hacer ánodos de silicio durante años, pero han luchado para escalar los procesos avanzados de nanoingeniería involucrados en su fabricación.

Un ingeniero de Sila Nanotechnologies desarrollando los materiales para el ánodo de silicio de la empresa.

Cortesía de SilaNanoTech

Sila fue una de las primeras empresas en descubrir cómo fabricar nanopartículas de silicio en masa. Su solución consiste en empaquetar nanopartículas de silicio en una carcasa rígida, que las protege de interacciones dañinas con el electrolito de la batería. El interior de la carcasa es básicamente una esponja de silicona y su porosidad significa que puede adaptarse a la hinchazón cuando la batería se está cargando.

Esto es similar al enfoque utilizado por el fabricante de materiales Advano, que está produciendo nanopartículas de silicio por toneladas en su fábrica de Nueva Orleans. Para reducir los costos de producción de nanopartículas, Advano obtiene su materia prima de desechos de obleas de silicio de empresas que fabrican paneles solares y otros productos electrónicos. La fábrica de Advano utiliza un proceso químico para moler las obleas y convertirlas en nanopartículas de alta ingeniería que se pueden utilizar para ánodos de baterías.

“El problema real no es ‘¿Podemos conseguir una batería que sea potente?’ Es ‘¿Podemos hacer que esa batería sea lo suficientemente barata para construir billones de ellos?’ ”, Dice Alexander Girau, fundador y CEO de Advano. Con esta tubería de chatarra a ánodo, Girau cree que tiene una solución.

Hasta ahora, ninguna de estas empresas ha visto su material de ánodo utilizado en un producto de consumo, pero cada una está en conversaciones con los fabricantes de baterías para que esto suceda. Sila espera que sus ánodos estén en auriculares inalámbricos y relojes inteligentes sin nombre dentro de un año. Advano, que cuenta con el cocreador del iPod Tony Fadell entre sus inversores, también está en conversaciones para colocar sus ánodos en la electrónica de consumo en un futuro próximo. Está muy lejos de los vehículos eléctricos, pero demostrar que la tecnología funciona en los dispositivos es un pequeño paso en esa dirección.

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