Nanorollos de grafeno y su uso en baterías

El siempre prometedor grafeno no deja de mostrar nuevas alternativas para mejorar el rendimiento de los electrodos en las baterías de ion litio. Siempre de forma pasiva, el grafeno ofrece soporte estructural a los elementos activos de los electrodos y mejora la conductividad de estos.

Pero en esta ocasión se da un paso adelante, consiguiendo que el grafeno sea parte del material activo gracias a una variación en su composición y a través de un proceso que podría fácilmente ser comercializado para su uso en electrodos.

El grafeno es una lámina de átomos de carbono con unas propiedades sorprendentes en cuanto a dureza y conductividad para su mínimo grosor; tan solo un átomo. Sin embargo, el grafeno es muy poco reactivo y no es capaz por sí solo de alojar átomos de litio, lo cual lo descarta como material activo en baterías.

En estudios teóricos se ha propuesto dopar las láminas de grafeno con otros materiales que sí puedan, es decir, sustituir algunos átomos de carbono por átomos de otra naturaleza. Se propuso, por ejemplo, el boro, por su afinidad al litio y su compatibilidad con la estructura del grafeno. Pero llevarlo a la práctica no es tan fácil.

En una jugada similar investigadores de 3 universidades suecas han conseguido controlar un proceso por el cual, al dopar una lámina de grafeno con átomos de nitrógeno, la lámina monoatómica puede reaccionar químicamente con otros materiales. El grafeno dopado con nitrógeno puede reaccionar con nanopartículas, por ejemplo, de óxido de hierro, que tienen su aplicación en baterías de ion litio.

Si se trata de partículas magnéticas se consigue además que la lámina se enrolle, formando algo así como los rollitos suizos, siendo el proceso totalmente controlable y 100% efectivo. “Tenemos razones para creer que los nanorollos de grafeno dopados con nitrógeno y decorados con partículas de óxido de hierro tiene excelentes propiedades para ser utilizados en los electrodos de las baterías de ion litio.” Ha declarado Thomas Wågberg.

Con estas estructuras se podría reducir sustancialmente la cantidad de material de los electrodos, que disfrutarían de una excelente conductividad sin necesidad de aglutinantes o aditivos. De esta forma se mejora la energía especifica de la baterías. Todo ello con procesos basados en disoluciones, más baratos que los de deposición en vapor y que por su alta reproducibilidad podrían dar el salto a la industria fácilmente. Esperemos recibir pronto resultados de su aplicación en baterías, y puestos a pedir, podrían ser probados en baterías de zinc-aire como las que vimos hace unos meses.

Fuente | UMU