¿Quién no quiere mantener sus dispositivos funcionando durante mucho tiempo? Aumentar la capacidad de carga de la tecnología de baterías podría tener importantes beneficios tanto para los fabricantes como para los consumidores.
Jasper Woodard, investigador de la Universidad de Alberta, está tratando de mejorar un componente específico de las baterías de iones de litio para aumentar el tiempo entre las cargas de los vehículos eléctricos y otros artículos de consumo común, como los teléfonos móviles. «Mejoraría la buena tecnología», dice Woodard, un estudiante graduado de química en el departamento de ciencias. «Si podemos obtener una mayor duración de la batería en un vehículo eléctrico, puede llegar más lejos con una sola carga, puede ir de Edmonton a Lethbridge en lugar de Calgary, o puede llegar a Calgary en un vehículo más económico con una batería de mayor capacidad. «
Woodard está trabajando en el laboratorio de la profesora Jillian Buriak para reemplazar el grafito en el ánodo, el lado de la batería que contiene litio cuando está completamente cargada, con silicio. El carbono, en forma de grafito, se usa comúnmente en las baterías porque es barato, seguro y produce mucha electricidad. Sin embargo, Woodard señala que el rendimiento del silicio eclipsa al del grafito.
“El silicio reacciona con 10 veces más iones de litio, lo que da como resultado una mayor capacidad de carga. Si pudiéramos reemplazar completamente el grafito con silicio para los ánodos, podríamos ver un aumento del 34 por ciento en el rendimiento energético de un automóvil eléctrico”.
Al igual que el carbono, el silicio es barato, abundante y seguro. Según Woodard, la tecnología tiene «potencial», ya que actualmente se está utilizando en algunos dispositivos electrónicos y pronto se utilizará en los nuevos motores Mercedes-Benz EV. Sin embargo, hay un inconveniente. «A medida que el silicio almacena más litio, también se expande y luego se contrae, y eso destruye la batería, lo que le da una vida útil más corta».
Woodard ha experimentado con varios recubrimientos moleculares sobre el silicio para reducir estos efectos y protegerlo de las reacciones adversas que resultan de esta expansión. Una ventaja adicional de recubrir la superficie es que no se desintegra y, por lo tanto, pierde rendimiento con la celda de la batería.
Se ha identificado que los recubrimientos que la investigación de Woodard ha encontrado y eliminado hasta ahora tienen potencial, pero no están funcionando bien. Además, su investigación ha demostrado que los recubrimientos superficiales pueden mejorar el rendimiento del silicio de menor calidad, aunque no hasta el punto en que ahora es comercialmente práctico.
Además, su investigación demostró que cubrir los ánodos con silicio de alta calidad no aumenta significativamente el rendimiento. Los hallazgos pueden ayudar a centrar la investigación y la financiación futuras para aumentar la estabilidad de la vida útil de la batería. «Esto es importante en un momento en que las empresas están haciendo grandes inversiones en silicio como ánodo de próxima generación y cuando se trata de vehículos que se espera que duren años».
