Al añadir silicio a los ánodos de las baterías, se puede duplicar o incluso triplicar el almacenamiento de energía. El estudiante de doctorado Ali Abo Hamad, del Centro de Investigación FSCN, ha desarrollado un método sostenible para que el silicio sea adecuado para las baterías de próxima generación.
En su tesis de licenciatura, “Modificación termoquímica verde de micropartículas de silicio para ánodos de baterías de iones de litio de próxima generación“, muestra cómo el silicio puede aumentar drásticamente el rendimiento de la batería cuando se procesa de forma respetuosa con el medio ambiente.
Desde la década de 1990, el grafito ha sido el material estándar para los ánodos de las baterías de iones de litio, pero su capacidad es limitada. El silicio puede almacenar hasta diez veces más carga por gramo; sin embargo, su uso práctico se ha visto restringido debido a su tendencia a agrietarse y a perder rendimiento tras solo unos pocos ciclos de carga.
Para solucionar esto, Ali desarrolló un método ecológico para hacer que las partículas de silicio sean porosas, lo que les permite expandirse y contraerse sin romperse. En lugar de usar ácidos peligrosos que contienen fluoruro de hidrógeno, recurrió a la urea, un fertilizante común. Al calentarse junto con el silicio, la urea se descompone en gases que pueden erosionar la superficie, creando una estructura porosa.
“La urea nos permite fabricar silicio poroso mediante un proceso sencillo, económico y seguro. Esto es lo que hace posible su uso en baterías prácticas”, explica Ali.
De dos a tres veces mayor capacidad
El silicio poroso resultante puede mezclarse con grafito para formar electrodos compuestos. Las pruebas demuestran que los electrodos con un 10-20 % de silicio poroso ofrecen capacidades dos o tres veces superiores a las del grafito puro, a la vez que mantienen una estabilidad mucho mayor que el silicio sin tratar, que tiende a perder rápidamente su rendimiento.
La investigación de Ali demuestra que el silicio puede mejorar significativamente el rendimiento de las baterías mediante un proceso ecológico y accesible. Los hallazgos abren la puerta a baterías con mayor densidad energética, más duraderas y respetuosas con el medio ambiente.
“Incluso pequeñas cantidades de silicio pueden duplicar la capacidad de la batería. Mi objetivo a largo plazo es comprender cómo la porosidad afecta la estabilidad y, eventualmente, reemplazar completamente el grafito con silicio”, afirma.
Fuente: Tech Xplore.