Las baterías de iones de litio a base de silicio pronto podrían convertirse en el nuevo estándar, pero hay un problema: estas baterías tienden a hincharse, y eso hace difícil que lleguen al mercado a corto plazo.
Para evitar ese problema, un equipo multidisciplinario de investigadores de Graphene Flagship en VARTA Micro Innovation GmbH, Austria, BeDimensional e Istituto Italiano di Tecnologia (IIT), Italia, ha identificado cómo usar el grafeno como ingrediente clave para superar estos obstáculos en una aplicación práctica.
El problema con las baterías basadas en silicio
Se cree que el silicio, muy común en nuestro planeta, es la clave para el futuro de las baterías. Podría reemplazar el ánodo grafítico, y eso haría que la capacidad de almacenamiento de litio del material aumentase en un factor de 10. EL problema al hacer esto es que, al cargarse y descargarse, el silicio se expande y contrae, lo que tensa y fractura mecánicamente el material, causando problemas en la batería después de algunos ciclos de uso.
Estabilizando las baterías con grafeno
Lo que han presentado los investigadores de Graphene Flagship es una manera de estabilizar las baterías usando muy poco grafeno. De esta forma consiguen llegar a los 300 ciclos y tienen capacidades que son 30% más altas que cualquier otra alternativa disponible actualmente.
El fabricante VARTA, que desarrolla baterías de silicio con grafeno para auriculares inalámbricos, audífonos, dispositivos portátiles y pequeños dispositivos electrónicos, ya ha hecho comentarios sobre este tema:
[…] El grafeno es clave. Agregamos lo suficiente para estabilizar la arquitectura del electrodo durante la expansión del silicio, lo que nos permite aprovechar realmente excelentes propiedades electroquímicas.
Hacer baterías pequeñas con grafeno es la solución para alimentar los pequeños aparatos electrónicos producidos por algunas de las compañías más importantes del mundo, desde relojes de pulsera y dispositivos portátiles hasta llaves de autos y auriculares inalámbricos.
El secreto es poner muy poco grafeno, porque si se pone mucho la proporción de silicio en la batería se reduciría, reduciendo la capacidad general de la batería. El grafeno solo sirve para solucionar problemas estructurales, sin quitarle protagonismo al silicio.
El proyecto financiado por la UE de Graphene Flagship ha ayudado a avanzar este prototipo de muchas maneras. No solo surgieron las primeras ideas para una batería con capacidad de grafeno durante la primera fase del proyecto, sino que, además, se estableció una empresa derivada, BeDimensional, para suministrar el material de grafeno.
Ahora tenemos tres grandes organizaciones. El apoyo de Graphene Flagship para la investigación, su nueva spin-off BeDimensional y la experiencia en el sector de VARTA, por lo que seguramente veremos cómo el prototipo se transforma en producto real dentro de muy poco tiempo.