Un ánodo de nanocubos de sílica

Un grupo de investigadores de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China ha sintetizado nanocubos porosos de sílica (óxido de silicio) que pueden ser utilizados como ánodo en baterías de ion-litio con una gran capacidad.

Según los investigadores el buen rendimiento del ánodo se debe a la gran porosidad de los nanocubos, que permiten alojar gran cantidad de iones de litio resistiendo los grandes cambios de volumen durante las cargas y descargas.

Como ya hemos dicho otras veces, el silicio tiene una gran capacidad específica teórica, 4100 mAh/g, pero no es capaz de soportar los grandes cambios de volumen, de hasta el 300%, que acaban por reducir la capacidad de la batería. Otros grupos han presentado novedosas propuestas para mitigar el efecto de los cambios de volumen, pero suelen ser procesos con varios pasos o técnicas caras, lo cual hace la fabricación de los ánodos más costosa.

La propuesta de este grupo resulta mucho más económica, ya que la síntesis de nanopartículas de sílica es barata y el propio óxido de silicio ofrece una buena capacidad específica, siendo la teórica de 1965 mAh/g.

Para demostrarlo prepararon pilas tipo botón 2032 con el ánodo descrito y con litio en el otro electrodo. Las capacidades para la primera carga y descarga fueron de 3084 y 1457 mAh/g respectivamente, siendo la capacidad de descarga de 1807 mAh/g en el segundo ciclo y bajando hasta los 919 mAh/g después del ciclo 5, que se mantuvo hasta el ciclo 30.

Se trata de grandes avances en comparación con previos experimentos realizados con sílica y que mejora la capacidad de los ánodos de grafito comerciales, de 372 mAh/g. Pero sobre todo se trata de una apuesta por reducir el precio de las baterías sin poner en compromiso los rendimientos actuales e incluso mejorándolos.

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Fuente | Nature