Samsung publica los primeros resultados de una batería con grafeno que dobla la capacidad de las actuales baterías

nanorollos de grafeno

Un equipo de investigación del Instituto de Tecnología Avanzada de Samsung, ha publicado en la revista Nature Communications los avances en su investigación sobre baterías de litio y grafeno.

Según la nota de prensa, el equipo ha logrado fabricar el ánodo depositando grafeno directamente sobre las capas de silicio, gracias a una técnica de deposición en vapor usando CO2 que evita la reacción entre el Carbono y el Silicio que daría lugar a SiC.

Las capas de de grafeno entre las superficies se silicio permiten que estas se deslicen para acomodar el cambio de volumen que se da durante los ciclos de descarga y hace innecesario dejar huecos que reducen la densidad energética del electrodo. Así, han logrado alcanzar una capacidad volumétrica de 2.500 mAg/cm3, que supone un importante avance respecto a los 550 mAh/cm3 de las baterías comerciales. Algo que permite incrementar además de la capacidad, también la vida útil de la celda.

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Esta tecnología ofrece un estrategia novedosa para reducir la conocida problemática de la expansión de volumen de silicio, causante de la poca duración de los electrodos de este tipo. Las capas de grafeno sujetas a la superficie de silicio permiten el deslizamiento entre capas de grafeno adyacentes. Esto permite a los diseñadores prescindir de espacios vacíos en el electrodo para dar cabida a esa expansión de silicio.

Combinando esta tecnología con un cátodo comercial (LiCoO2), los ánodos de Si de SAIT permiten a una celda de ion-Li alcanzar una densidad energética de 972 Wh/L en el primer ciclo, y 700 Wh/L cuando llega a los 200 ciclos. Esto significa entre 1,5 y 1,8 veces las logradas por las baterías de iones de litio comerciales actuales.

Estas densidades energéticas se traducen a una densidad especifica de 242 Wh/kg en el primer ciclo, y de 169,6 Wh/kg en los ciclos sucesivos hasta los 200, ganando un 20% con respecto a los logrados por un sistema completamente a base de grafito.

Nissan-Leaf-Smyrna-Bateria¿Cuándo tendremos mejores baterías que las de iones de litio?

En cuanto a las fechas para su llegada al mercado, los responsables del proyecto estiman que de continuar las pruebas al ritmo planificado, en menos de dos años esta tecnología podrá alcanzar el nivel industrial que permitirán a la fabricación de baterías dar un importante salto adelante.

Vía | Greencarcongress

Gracias Luis por la ayuda.


Energias renovables

19 Comment responses

  1. Avatar
    June 29, 2015

    Pero la energía específica sigue siendo un truño, es decir, después de 200 ciclos se va a los 169,6 Wh/kg, cuando se han superado los 250 Wh/kg con las actuales…
    Y la densidad energética no es para tanto, Panasonic ya las tiene de 676 Wh/L.

    Estos datos son ya los máximos o esperan mejorarlos? Porque si ese es el límite, esta tecnología no mejora nada.

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      June 29, 2015

      Perdón quería decir “a partir del primer ciclo se va a los 169,6 Wh/kg hasta los 200 ciclos”.

      Y lo de hasta 200 ciclos, quiere decir que ya la batería no sirve cuando llega a esos ciclos?

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    June 29, 2015

    Hola,
    Me suenan raros los números de la noticia, parece que tienen una densidad energética (Wh/L) muy alta pero la densidad específica (Wh/kg) bastante normal. Entiendo que estas baterías ocupan muy poco espacio pero pesan bastante, ¿no?

    (Ojo, no pretendo criticar, cualquier avance por pequeño que sea es bienvenido 😀 , es solo por aclarar en que se traducen esos números)

    Saludos.

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    June 29, 2015

    ¿Y no es preferible que pesen poco a que ocupen menos?

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      June 29, 2015

      +1
      Opino que es más importante el peso que el volumen. El volumen, a no ser que sea extremadamente baja la densidad, no es un problema, basta con hacer una buena distribución del paquete de baterías en el coche. El peso ya…

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      June 29, 2015

      En las motos es otra cosa, deben ser buenas ambas cosas.

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    Muy buena la cifra de volumen reducido a la minima expresion y si es importante no solo esa cifra de volumen reducida, sino también los materiales empleados como ver al grafeno que empieza a hacer acto de presencia junto al Silicio que pienso que seran los que mejoraran mucho las baterias en la tercera generacion de las mismas y evitaran posibilidades de incendios y similares.

    Pesimo lo logrado a nivel de WH/kg , donde tambien se hace necesario buscar los 300-500 para dentro de 2 años para mejorar la autonomia de los V.E sobre todo.

    Si lograsen mejorar este ultimo aspecto se comian el mercado.

    El Tesla S y muchos V.E verian incrementados su habitabilidad interior , en vez de dar con el techo en el model S tendrias mas altura libre al mismo y en otros la diferencia seria poder contar con mejor maletero.

    Ergo hay que apostar por ambas cifras y para los hibridos enchufables el volumen y peso son aun mas importantes si cabe.

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      June 30, 2015

      La habitabilidad interior del Model S es un problema de diseño, no de baterías.

      Nada que ver con los demás eléctricos que no tienen la batería repartida al 100% por el bajo del vehículo.

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        June 30, 2015

        +1

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          June 30, 2015

          Si no me equivoco , mi ZOE tiene las baterias exactamente en el mismo sitio, debajo de la base del coche….repartidas en el suelo…

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            June 30, 2015

            Pero no al 100%, las del Model S se encuentran más repartidas. Las del Zoe son más “altas”.

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  5. Avatar
    June 29, 2015

    La densidad volumetrica de 972wh/l buena no, lo siguiente pero bajar a 700wh/l en 200 ciclos un desastre. La energia especifica de 242wh/kg nada del otro mundo la verdad “Aqui ya se ha comentado Lg tiene ya una celda 18650 con 270wh/kg y ya hay en el mercado celdas prismaticas que superan los 200wh/kg” y lo peor bajar a 169wh/kg a los 200 ciclos otro desastre……Lo unico interesante es que están usando el Grafeno para el anodo de Silicio pero bien poco más. Si consiguen con esta tecnologia llegar a un mínimo de 300wh/kg y 800-1000wh/l y acompañado claro esta de una buena estabilidad a lo largo de muchos ciclos estariamos ante palabras mayores. Pero por lo que veo están a años luz de conseguirlo. Tambien mencionar aquí que Panasonic tiene bajo comercialización una celda 18650 con anodo de Silicio de 4.0Ah-800wh/l-253wh/kg y un peso de 54 gramos como se puede ver Samsung va con retraso respecto a Panasonic.

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      Se sabe para cuando vendran esas celdas de Panasonic para los Tesla?
      Imagino que seran las que acabaran instalando en los Tesla Model III y que el model S y X acabaran en 1-2 años con las mismas incrementando capacidades de las baterias .

      Para mi gusto en la segunda generacion de baterias me gustaria ver 300-400 wh kg

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        June 29, 2015

        Coincido contigo quiero imaginarme que serán estas celdas o alguna evolución de estas 4,1 o 4,2ah tal vez, las que se monten para el model S, X y el III por supuesto sin más hace poco actualizarón a 70kwh la bateria del model S por lo bajo la logica dice que deberían subir hasta los 95-100kwh por arriba…….

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    June 29, 2015

    Y lo que no dice el artículo: El grafeno es caro. ¿Qué precio tendrá una batería de 60 kwh útiles?

    A ver si va a tener razón el artículo que decía que los fabricantes empezaban a apostar por mejorar el precio de lo que ya hay. Los avances son caros y por lo que se ve no son saltos impresionantes.

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    June 30, 2015

    Lo único que hará que se extienda el uso de los electricos a baterías son cuando estas sean baratas y de carga muy muy rápida y con mucho ciclos para,con no demasiada autonomía, se puedan cargar en las estaciones de servicio por el 85% de la poblacion mundial que no tiene enchufe. Y mientras,todos subvencionamos a los pudientes para su segundo cochito.

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    June 30, 2015

    Yo tengo entendido que tesla esta preparando otro formato, el 20700.
    El volumen fisico de cada celda aumenta, sin modificar la quimica cuantos kwh mas caben en un model S 85D, si suponemos que ahora lleva las NCR18650B?

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  9. Avatar
    June 30, 2015

    Con el nuevo formato 20700 me sale 109kWh, con la actual quimica de la ncr18650b.

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    June 30, 2015

    Otros 100km mas de autonomia.

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