Nuevas Tecnologias
Baterías de larga duración para coches eléctricos
En un avance que podría hacer que los vehículos eléctricos recorriesen mayores distancias entre recargas, un equipo de investigadores ha mostrado unos electrodos de nanotubos de silicio capaces de almacenar 10 veces más carga que los electrodos de grafito convencionales que usan las baterías de litio-ion.
Investigadores de la Universidad de Stanford y de la Universidad Hanyang en Ansan, Corea, están desarrollando los electrodos de nanotubos en colaboración con LG Chem, una compañía coreana que fabrica baterías de litio-ion, incluyendo las que se utilizan en el Chevy Volt. Cuando se carga una batería como esa, los iones de litio se mueven del cátodo al ánodo. Los electrodos de la nueva batería, cuya descripción se puede encontrar online en Nano Letters, son ánodos y pueden almacenar mucha más energía que los electrodos de grafito convencionales puesto que absorben mucho más litio cuando la batería está cargada.
“En un coche híbrido, la batería duran sólo 30 minutos con la tecnología actual,” afirma Jaephil Cho, profesor asociado de química aplicada en la Universidad Hanyang, y que dirigió la investigación sobre los ánodos de nanotubos. Si el nuevo ánodo de silicio se puede unir a un cátodo con una capacidad de almacenamiento comparable, la batería resultante debería hacer que los vehículos funcionasen durante tres o cuatro horas sin tener que recargar, según afirma Cho.
Los ánodos de silicio tienen una capacidad de almacenaje más alta que el grafito convencional puesto que el material puede albergar hasta 10 veces más litio por peso que el carbono granítico. De hecho, el silicio toma tanto litio—incrementando el volumen hasta cuatro veces—que puede llegar a ser un inconveniente. La tensión mecánica sobre el quebradizo material es tan grande que los ánodos de silicio tienden a rajarse después de sólo unas pocas cargas y descargas. Por tanto los investigadores, incluyendo a Cho y al científico de materiales en Stanford Yi Cui, han estado desarrollando un silicio nanoestructurado diseñado para soportar mejor estas tensiones. Han creado unos ánodos de nanocables y ánodos de silicio nanoporoso. Acaban de colaborar para desarrollar ánodos de nanotubos de silicio, cuya capacidad de almacenaje es mejor que la de los otros materiales de silicio nanoestructurado, según infoma Cho.
El ánodo de nanotubos de silicio tiene el aspecto de un puñado de pajas huecas. Mientras que los nanocables de silicio pueden interactuar con el litio sólo en su superficie, los nanotubos tienen una mayor superficie de exposición por dentro. “El nanotubo tiene una gran área de superficie—mucho más espacio para lugares de reacción que los otros tipos de materiales,” señala Cho. Su forma también ayuda a aliviar la tensión mecánica cuando la batería está cargada y descargada, puesto que hay espacio extra para que el silicio se expanda y se contraiga.
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