Hun-Gi Jung y su equipo del Centro de Investigación de Almacenamiento de Energía del Instituto de Ciencia y Tecnología de Corea (KIST) han anunciado el desarrollo de ánodos de silicio que pueden aumentar la capacidad de la batería cuatro veces en comparación con los ánodos de grafito y permiten una carga rápida de más del 80% de la capacidad en solo cinco minutos. Cuando se aplica a baterías para vehículos eléctricos, se espera que los nuevos materiales dupliquen la autonomía de los coches.
Las baterías instaladas actualmente en los vehículos eléctricos producidos en masa utilizan ánodos de grafito, pero su baja capacidad contribuye a que los vehículos eléctricos tengan menos autonomía que los vehículos con motores de combustión interna. En consecuencia, el silicio, con una capacidad de almacenamiento de energía 10 veces mayor que el grafito, ha llamado la atención como material anódico de próxima generación para el desarrollo de vehículos eléctricos de largo alcance.
Sin embargo, los materiales de silicio aún no se han comercializado porque su volumen se expande rápidamente y la capacidad de almacenamiento disminuye significativamente durante los ciclos de carga y descarga, lo que limita la comercialización. Se han sugerido varios métodos para mejorar la estabilidad del silicio como material anódico, pero el costo y la complejidad de estos métodos han impedido que el silicio reemplace al grafito.
Para mejorar la estabilidad del silicio, Jung y su equipo se centraron en el uso de materiales que son comunes en nuestra vida cotidiana, como el agua, el aceite y el almidón de maiz. Disolvieron almidón y silicio en agua y aceite, respectivamente, y luego los mezclaron y calentaron para producir compuestos de carbono-silicio. Se empleó un proceso térmico simple para freír alimentos para fijar firmemente el carbono y el silicio, evitando que los materiales del ánodo de silicio se expandan durante los ciclos de carga y descarga.
Los materiales compuestos desarrollados por el equipo de investigación demostraron una capacidad cuatro veces mayor que la de los materiales de ánodo de grafito (1.530 mAh / g frente a 360 mAh / g) y una retención de capacidad estable durante 500 ciclos. También se descubrió que los materiales permiten que las baterías se carguen a más del 80% de su capacidad en solo cinco minutos. Las esferas de carbono evitan la expansión de volumen habitual de silicio, mejorando así la estabilidad de los materiales de silicio. Además, el uso de carbono altamente conductor y la reorganización de la estructura de silicio dieron como resultado un alto rendimiento.
"Pudimos desarrollar materiales compuestos de carbono-silicio utilizando materiales comunes y cotidianos y procesos simples de mezcla y térmicos sin reactores", dijo Jung, investigador principal del equipo de KIST. Y añadió: "Es muy probable que los procesos simples que adoptamos y los compuestos con excelentes propiedades que desarrollamos sean comercializados y producidos en masa. Los compuestos podrían aplicarse a baterías de iones de litio para vehículos eléctricos y sistemas de almacenamiento de energía (ESS). "
WatiVolti
26/02/2020