XG Sciences, un productor de derivados del grafeno con base en Michigan ha lanzado al mercado un nuevo ánodo para baterías de
litio que puede llegar a triplicar la capacidad de las actuales baterías con ánodo de grafito.
El nuevo material es un compuesto de
grafeno y
silicio que mejora la capacidad de carga del ánodo y que mejorara también la durabilidad de las baterías permitiendo a la vez recargas mas rápidas.
La idea es utilizar el grafeno para estabilizar partículas de silicio, que gracias a su gran capacidad de alojar átomos de litio son capaces de lograr una capacidad del ánodo de 1 250mAh/g, que supone multiplicar por 4 la capacidad del ánodo de las baterías actuales y se traduce en una densidad energética de 525Wh/kg, tres veces más que las baterías de ion-litio convencionales.
Los resultados adelantados por XG Science llevan la capacidad del ánodo hasta los 1 500 mAh/g, aunque la capacidad final de las baterías dependerá también de la combinación usada para el cátodo, según ha informado Rob Privette, vicepresidente de la compañía.
El ánodo presenta una buena reversibilidad y estabilidad a lo largo de los ciclos de carga y descarga.
El compuesto se produce utilizando un método patentado que emplea materias primas de bajo precio y que puede llevarse a cabo a gran escala.
Está compuesto por nanopartículas de silicio intercaladas en nanoplaquetas de grafeno, una aglomeración de unas pocas láminas de grafeno con tan solo unos nanómetros de grosor y diámetros por encima de las micras con excepcionales propiedades mecánicas y eléctricas.
El logro de XG Science ha sido producir un material que puede ser aplicado en el proceso actual de producción de baterías.
La empresa, que recibió hace unos años el apoyo del Departamento de Energía estadounidense, ya está trabajando con productores de baterías para adaptar su nuevo material a los requisitos de cada fabricante.
Los avances en las baterías empiezan a adelantarse a las predicciones de los propios fabricantes y científicos y tal vez podamos tener muy pronto baterías con el triple de capacidad para el mismo tamaño y peso que las actuales montadas en vehículos eléctricos con autonomías muy cercanas a las de los coches de gasolina.
26 Febrero 2013
En diciembre de 2011 os hablamos en detalle de las
baterías de iones de litio y silicio-grafeno, pues eran una línea de investigación muy prometedora en cuanto a baterías para vehículos eléctricos, pues tenían mucha más capacidad y se podían recargar mucho más rápido.
Pues bien, parece que hay buenas noticias al respecto.
El
Laboratorio nacional Argonne del Departamento de energía de los EE.UU. y la compañía
CalBattery, fabricante californiano de baterías de litio, han firmado un acuerdo de licencia para producir ánodos de silicio-grafeno para baterías de iones de litio.
CalBattery espera poder comercializarlo en 2014.
La solución final estable y duradera a la que han llegado para pasar a producción se tiene que conformar con cifras no tan espectaculares como cuando estaba en fase de investigación, pero aún así estas nuevas baterías de iones de litio y silicio-grafeno suponen un importante avance.
Su densidad energética es de unos 525 Wh/kg.
Si consideramos que la densidad normal de las actuales baterías de iones de litio suele estar en torno a 140 a 160 Wh/kg, la capacidad de acumulación de estas nuevas baterías es unas 3,5 veces superior.
Esto significaría que teóricamente podríamos suponer que un coche eléctrico como el Nissan LEAF 2013 que ahora tiene 199 Km. de autonomía (NEDC) podría tener más de 650 Km. con este nuevo tipo de baterías (aproximadamente, pues habría que comprobar también la densidad por volumen).
Aunque los avances en baterías quizás no lleguen tan rápido ni sean tan revolucionarios como algunos se esperan, hay que pensar que las mejoras van llegando:
algunos coches eléctricos “de lujo” hoy en día ya montan baterías con unos 250 Wh/kg y de manera más experimental algunos fabricantes llegan a ofrecer baterías de 400 Wh/kg (nada baratas, pero ahí están).
Y con esta noticia sabemos que en poco más de un año tendremos ya baterías de 525 Wh/kg.
por Luis González
26 Febrero, 2013
multiplicar por tres la capacidad de las tecnologías actuales y extender la vida de las baterías hasta de los 5000 ciclos de descarga profundos.
Sus creadores decían entonces que el producto estaba listo para salir al mercado, pero calculaban que tardarían 2 años en tenerlo listo.
Sin embargo, dada la gran demanda del mercado de baterías, tanto para aparatos electrónicos como para coches eléctricos e híbridos, el proceso de salida al mercado se ha acelerado y se espera que esté listo para su comercialización en los Estados Unidos en 2014, gracias a un acuerdo entre el departamento de energía estadounidense y la empresa de baterías californiana California Lithium Battery (
CalBattery).
CalBattery fue en su día la encargada de combinar los avances en materiales para baterías de ion-litio con el nuevo ánodo de silicio-grafeno desarrollado por
el laboratorio nacional Argonne del departamento de energía.
En Octubre del año pasado dieron a conocer los resultados de un test independiente que demostraba que usando silicio-grafeno son capaces de lograr una densidad energética de 525Wh/kg, con una capacidad del ánodo que se dispara hasta los 1.250mAh/g, lo que supone multiplicar por 3 las densidades energéticas y por 4 la capacidad del ánodo de las baterías actuales.
Para ello Argonne deposita nanoparticulas de silicio entre las capas de grafeno usando una avanzada técnica de deposición en fase gaseosa que evita los problemas relacionados con los cambios de volumen en los métodos tradicionales permitiendo el uso de silicio, que tiene una capacidad de absorción de átomos de litio 10 veces superior a los materiales usados en los ánodos convencionales.
El Polysol presentado por SDK es una resina acuosa, que además de suponer un impacto menor para el medio ambiente durante su producción y una reducción de gastos aseguran que extenderá la vida de las baterías de ion-litio actuales y aumentará su capacidad.
La resina es un aglutinante que se encarga de mantener el contacto el material activo del ánodo (o del cátodo) y los aditivos, además de favorecer el contacto entre las diferentes partes de la batería.
Sin embargo las resinas utilizadas habitualmente, como el caucho estireno-butadieno o el polifluoruro de vinilideno, se deteriora fácilmente con los cambios de temperatura y pierden sus cualidades, algo que se ha mejorado con el nuevo producto.
Este producto está pues ya disponible, lo cual tendrá una repercusión inmediata en la producción y precio de las baterías actuales.
A pesar de que la llegada de los ánodos de silicio-grafeno ensombrecerá estos pequeños avances, hay que esperar a ver los precios de los diferentes productos finales para ver cuales cubrirán las diferentes demandas del mercado.
En cualquier caso dos buenas noticias, especialmente la primera, que nos hace soñar con vehículos eléctricos con autonomías similares a los coches de combustión.
por Carlos Noya
29 Octubre, 2012
Desarrollos de nuevas baterías hemos visto muchos, pero de momento la realidad es que la densidad energética de una celda de litio convencional en el mejor de los casos apenas alcanza los 180 Wh/kg con una capacidad del ánodo de unos 325mAh.
Pero el desarrollador americano California Lithium Battery (
CalBattery) ha anunciado que está trabajando en una nueva celda compuesta por silicio grafeno que es capaz de multiplicar por tres esas cifras.
La clave está en el uso de unos nuevos materiales para la fabricación del cátodo y el ánodo, que usando silicio grafeno son capaces de lograr una densidad energética de 525WH/Kg, con una capacidad del ánodo que se dispara hasta los 1.250mAh/g, lo que supone un incremento del 300% respecto a las baterías actuales, a lo que tendríamos que sumar una vida útil casi ilimitada con nada menos que 5.000 ciclos de descarga profundos.
Uno de los principales problemas a los que se han tenido que enfrentar durante el desarrollo de esta tecnología ha sido que a pesar de que el silicio absorbe el litio diez veces más rápido que cualquier otro ánodo, su problema es la rápida degradación durante el proceso de carga/descarga, algo para lo que CLB ha trabajado en los últimos años para desarrollar un nuevo tipo de ánodo capaz de soportar este proceso sin desgastarse, lo que alargará la vida útil de la batería de forma muy importante.
Lo mejor de todo es que según sus diseñadores, este nuevo tipo de batería ya está listo para llegar al mercado y sustituir a la actual generación de baterías que verían de golpe aumentar sus capacidades el triple de un golpe, lo que realizando una simple regla de tres, supondrá que los actuales coches eléctricos en el mismo espacio podrían llevar baterías que les permitan alcanzar los 500 kilómetros con cada carga.
Por supuesto este tipo de avances no suelen llegar de un día para otro al mercado, y según CLB, la hoja de ruta indica que estas podrían tardar hasta dos años en estar presentes en los primeros dispositivos o vehículos, un tiempo donde se dará comienzo a una pequeña producción que serán usadas en pruebas de campo reales que determinarán si estamos ante una auténtica revolución, o ante otro intento fallido.
por Luis González
Fuente: Biblioteca Pleyades
