Miércoles, Agosto 12, 2020

Baterías cuatro veces mejores gracias a un revolucionario material

bateria-silicio

Las baterías han triplicado su densidad con respecto a cuando fueron introducidas a mediados de los años 90. Sin embargo, la mejora en el diseño ya ha alcanzado sus límites y cada vez es más difícil mejorarlas con los materiales actuales. Por ello, hay cientos de investigaciones con nuevos materiales y combinaciones, y un grupo de científicos ha conseguido crear un nuevo material que revoluciona las baterías.

Las baterías cuentan con dos electrodos: un ánodo y un cátodo. Entre ellos hay un electrolito, que es por el cual los iones viajan del ánodo al cátodo y viceversa cuando estamos descargando o cargando la batería. La capacidad de la batería depende, principalmente, por la cantidad de electrones que es posible almacenar en el ánodo.

Estos ánodos están hechos normalmente de grafito, aunque hay otros materiales que tienen una densidad energética mucho mayor. Uno de ellos es el silicio, que es capaz de almacenar hasta 10 veces más energía. El problema es que presenta una gran desventaja: que se hincha con cada ciclo de carga y descarga, haciendo que la superficie se resquebraje, no siendo viable ponerla en un dispositivo de tamaño reducido como un móvil.

La gran capacidad del silicio ha hecho que haya habido multitud de investigaciones con el fin de estabilizar los ánodos de silicio, pero las técnicas usadas son tan complejas que no eran comercialmente viables. O al menos no lo eran hasta ahora tras el descubrimiento de científicos del Instituto de Ciencia y Tecnología de Corea del Sur (KIST).

Ánodo hecho de carbono y silicio

Los investigadores han creado un material compuesto de carbono y silicio, en el cual las pequeñas esferas de carbono evitan que el silicio se hinche. Para ello, primero disuelven almidón derivado de boniatos, y luego disuelven el silicio en aceite de maíz, y mezclan ambas soluciones.

Tras aplicarle las correspondientes pruebas, descubrieron que la capacidad de la batería era cuatro veces superior a la de un ánodo de grafito del mismo tamaño, y que además se mantenía estable tras 500 ciclos de carga y descarga completos, por lo que la degradación de la batería es menor. Además, las baterías que usaban este ánodo podían cargarse del 0 al 80% en apenas 5 minutos.

Así, no sólo este sistema es realmente eficiente y mejora las baterías a niveles inimaginables, sino que además el sistema puede fabricarse fácilmente en masa y con un coste bastante reducido. Según los investigadores, este diseño puede aplicarse en baterías de litio para móviles y para vehículos eléctricos. Con esto, una batería del tamaño de una actual podría contar con una capacidad de más de 10.000 mAh, y un coche eléctrico podría tener autonomías de locura alcanzando los 2.000 km sin cargar.

 

Fuente: EurekaAlert | adslzone

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