Investigadores de la Universidad de Finlandia Oriental (University of Eastern Finland) han descubierto que el silicio puede reemplazar al grafito en los ánodos de las baterías de iones de litio sin tener que usar nanopartículas. Esto podría cuadruplicar la capacidad del ánodo de una batería.
Las baterías de iones de litio, que se utilizan en teléfonos inteligentes o coches eléctricos, se han desplegado en centros de datos como parte de los sistemas de energía ininterrumpida, pero todavía se enfrentan a una difícil lucha para superar las preocupaciones de seguridad.
El silicio tiene una capacidad específica teórica de aproximadamente 4.200 mAh por gramo de litio, mientras que el carbono tiene sólo alrededor de 370 mAh/g.
Investigaciones anteriores estimaban que al cambiar el ánodo de grafito (un electrodo a través del cual la corriente convencional fluye en un dispositivo eléctrico polarizado) a uno de silicio, la densidad de energía celular podría ser mejorada entre un 10% y un 30%, teniendo en cuenta la expansión volumétrica.
Anteriormente se creía que tales ganancias sólo podían obtenerse utilizando nanopartículas (que son difíciles de fabricar, muy costosas y potencialmente inseguras).
El descubrimiento clave en un documento elaborado por la UEF es que las partículas de entre 10 y 20 micrómetros son adecuadas para su uso en baterías.
"En nuestra investigación, fuimos capaces de combinar lo mejor de las nanotecnologías y las microtecnologías: la funcionalidad a nivel nano combinada con la procesabilidad a nivel micro, y todo esto sin comprometer el rendimiento", dijo el investigador Timo Ikonen.
"Ya se utilizan pequeñas cantidades de silicio en las baterías de Tesla para aumentar su densidad de energía, pero es muy difícil aumentar aún más la cantidad".
El profesor Vesa-Pekka Lehto añadió: "Ahora tenemos una buena comprensión de las propiedades materiales requeridas en el uso a gran escala del silicio en baterías de iones de litio".
"Sin embargo, el silicio que hemos estado utilizando es demasiado caro para el uso comercial, y por eso ahora estamos estudiando la posibilidad de fabricar un material similar a partir de residuos agrícolas".