Los ánodos con nanohilos de silicio y su promesa de revolucionar el mercado de las baterías

Desde hace al menos seis años, la empresa californiana Amprius trabaja en una prometedora tecnología de baterías que permitirá aumentar de forma importante la densidad energética de las baterías. Una nueva tecnología basada en ánodos de silicio que está logrando incrementar de forma sustancial el potencial de las baterías y que ya está siendo fabricada.

Estas de momento están siendo utilizadas en aplicaciones como dispositivos móviles para los grandes fabricantes asiáticos, así como en el proyecto del satélite de gran altitud (HAPS) de Airbus, y permiten mejorar un 10% las capacidades disponibles. Pero en una entrevista con la revista Science, Yi Cui, director ejecutivo y fundador de Amprius, ha confirmado los enormes avances que dispararán el potencial de este sistema.

Como recordamos, Amprius trabaja en estabilizar el silicio en el ánodo mediante nanohilos de silicio, superando los problemas de estabilidad que el prometedor silicio presenta, como su tendencia a sufrir fracturas y el consecuente deterioro del ánodo durante los procesos de carga y descarga.

Las estructura de nanohilos permitía aprovechar mejor el potencial de este material, una generosa capacidad de acumulación de iones de litio que eleva capacidad del ánodo hasta los 1.000 mAh/g frente a los 372 mAh/g de los ánodos de grafito al uso, pudiendo reducir considerablemente el tamaño de este electrodo y aumentando así la energía especifica.

En una serie de demostraciones de laboratorio, Cui ha demostrado cómo su enfoque estructural de los electrodos puede lidiar con una serie de químicas que durante mucho tiempo han atormentado a los investigadores. Entre ellas las populares baterías de litio con electrodos de silicio en lugar de grafito, las baterías con un electrodo de litio-metal, y también aquellas que dependen de la química de litio-azufre, que son potencialmente más potentes que cualquier batería de litio.

Las estructuras a nanoescala que está explorando Amprius incluyen nanocables de silicio que se expanden y contraen a medida que absorben expulsan iones de litio, además de pequeñas estructuras similares a huevos con capas de carbono que protegen las yemas de silicio ricas en litio.

Los últimos trabajos han dado como resultado prototipos dotado de un 40% más densidad energética que las baterías de litio actuales, y con todavía mucho recorrido por delante de mejora que según el fundador de Amprius, podrá dar como resultado unas baterías con 10 veces mayor densidad energética que las actuales. Algo que supondría llegar a superar los 1.000 Wh/kg.

Una tecnología que esta semana ha saltado también a la actualidad por una imagen compartida por Tesla durante un acto con accionistas e inversores, donde se veía una estructura que algunos expertos han identificado con un sistema de nanohilos de silicio que además de gran densidad energética, también ofrecerá una vida útil mucho más larga a dichas baterías.

Lo más interesante es que desde Tesla se han dado fechas de llegada de esta nueva tecnología, que permitirá aumentar un 50% la densidad energética de las actuales celdas, y que comenzarán su producción entre 2023 y 2024.

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