Los científicos alemanes informan sobre avances en las baterías de silicio. Han superado el umbral de mil ciclos.
El silicio promete más energía a las baterías, pero el problema suele ser su vida útil. Científicos alemanes han probado ahora celdas que lograron superar más de mil ciclos completos.
El silicio superó la prueba de vida útil
Los investigadores del Fraunhofer ISE en Alemania probaron celdas de litio-ion con anodos ricos en silicio. Después de más de 1 000 ciclos completos, mantuvieron en las mediciones de control más del 83 % de su capacidad original. Este resultado proviene del proyecto StrOboBatt.
La vida útil es una de las principales barreras para un uso más amplio de anodos con alto contenido de silicio. El instituto considera que superar los mil ciclos manteniendo al menos el 80 % de la capacidad es un objetivo de rendimiento importante hacia el cual apunta el desarrollo de estas celdas.
Las celdas probadas tienen una capacidad de 25 Ah, cuarenta capas y un revestimiento blando de tipo pouch. Fueron fabricadas en una línea semiautomática en el centro de investigación del instituto. Se trata, por lo tanto, de celdas multicapa en un formato utilizado industrialmente, y no solo del material en sí.
La densidad energética tiene margen de crecimiento
La celda de investigación alcanzó una densidad energética de 280 Wh/kg. En la versión optimizada para uso industrial, los científicos esperan aproximadamente 330 Wh/kg. Este segundo valor representa por el momento una estimación del potencial de la estructura, y no un resultado medido en esta prueba.
La anoda combina silicio, carbono y grafito. El compuesto de silicio-carbono constituye el 51 % de su material activo, lo cual no es lo mismo que un 51 % de silicio puro. Por otro lado, en el lado opuesto de la celda funciona una cátodo NMC con un alto contenido de níquel.
Una mayor densidad energética puede ayudar a almacenar más energía con la misma masa de las celdas. En los automóviles eléctricos, esto podría contribuir a una mayor autonomía. Sin embargo, los beneficios concretos también dependen de la estructura total de la batería, de su sistema de refrigeración y de su peso.
El presión desempeña un papel importante
Una parte crucial de la prueba fue la presión mecánica externa. A un valor de 1 000 kPa, es decir, aproximadamente 10 bares, las celdas superaron el límite de vida útil indicado. A una presión más baja de 300 kPa, o 3 bares, la capacidad utilizable disminuía mucho más rápidamente.
La presión ayuda a mantener el contacto entre los materiales de las electrodos y evita que se separen del soporte. Por lo tanto, para futuros usos no solo será decisivo el composición química. La estructura mecánica y la fijación de las celdas también desempeñan un papel importante.
Además, los científicos han observado una diferencia creciente entre la capacidad durante una descarga de control lenta y el funcionamiento a 1C. Por lo tanto, el 83 % de conservación por sí solo no refleja el comportamiento bajo cargas más altas. El resultado es prometedor, pero el instituto no indica la fecha de lanzamiento comercial.
Fuentes:
texto original / Mobilizujeme.cz
Fraunhofer ISE
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