Sin lugar a dudas, todos nos beneficiaríamos de una mayor duración de la batería de nuestras computadoras portátiles, híbridas y otros dispositivos portátiles. Desafortunadamente, la actual batería de iones de litio (LIB) prácticamente ha alcanzado su potencial y la única forma de aumentar el tiempo de funcionamiento sin conexión de nuestros dispositivos portátiles es fabricar baterías más grandes. Sin embargo, esa no es una solución viable en una industria donde los equipos más livianos y eficientes son muy deseables. Necesitamos algo nuevo; una forma de aumentar significativamente la capacidad de almacenamiento sin tener que fabricar dispositivos de almacenamiento de energía más grandes.
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Recientemente, el Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico del Departamento de Energía Se le ocurrió una nueva versión de la batería de iones de litio que, según se informa, puede almacenar "al menos" el doble de energía que una batería híbrida o de computadora portátil convencional. En este caso, el método implica el uso de una silicona similar a una esponja. Se han logrado otros “avances” propuestos para mejorar la batería, pero pueden suceder o no y, en el mejor de los casos, faltan años. Sin embargo, éste no sólo es muy plausible, sino también relativamente sencillo de implementar.
¿Por qué silicio?
Actualmente, casi todos los LIB utilizan electrodos de grafito para almacenar y descargar energía. Estos LIB convencionales almacenan tan solo 10 veces menos energía que la que son capaces de hacer los electrodos basados en silicio. Si bien las fórmulas matemáticas son complejas, en un mundo perfecto, una batería basada en silicio proporcionaría 10 veces el suministro de energía. Sin embargo, dado todo lo demás que requiere consideración, como la química de la batería, los electrodos de silicio (a veces llamados ánodos) puede duplicar o posiblemente triplicar la capacidad de almacenamiento de energía con respecto al estándar actual.
Un problema con el uso del silicio en el pasado ha sido que absorbería demasiados iones de litio. (son necesarios para almacenar y ayudar a generar energía), a menudo expandiéndose hasta un 400 por ciento en masa durante cargando. Esto, como puedes imaginar, causó todo tipo de problemas, incluida (entre otras) la fractura de la carcasa de la batería. Era simplemente inviable, hasta que el Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico del Departamento de Energía ideó un electrodo de silicio denominado "esponja de silicona mesoporosa”que se expande sólo en un 30 por ciento viable.
En términos simples, la esponja de silicio mesoporosa es una pieza de silicio perforada con agujeros. Al absorber iones de litio, en lugar de expandirse hacia afuera, el silicio aumenta su masa llenando los agujeros. Con el límite de expansión del 30 por ciento, el electrodo a base de silicio contiene una concentración de energía de alrededor de 750 mAh por gramo, o aproximadamente el doble que los electrodos a base de grafito. Además, los electrodos de silicio han demostrado ser resistentes: la batería prototipo retuvo el 80 por ciento de su capacidad después de 1.000 cargas.
¿Cuándo veremos estas nuevas baterías?
El siguiente paso lógico del Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico del Departamento de Energía sería construir un prototipo más grande, tal vez algo lo suficientemente grande como para alimentar un dispositivo móvil convencional. Mientras tanto, mientras esperamos que los científicos del gobierno continúen desarrollando la tecnología, una nueva empresa de Silicon Valley llamada "Amprio” actualmente también está trabajando en su desarrollo y comercialización.
Es cierto que las tasas de absorción de energía de iones de litio basadas en silicio de Amprius son mucho más bajas (sólo entre un 10 y un 50 por ciento más de almacenamiento de energía que el grafito), pero hasta ahora el Los resultados han sido lo suficientemente alentadores como para sugerir que el silicio podría desempeñar un papel importante en la alimentación de nuestros dispositivos informáticos móviles y, tal vez, pronto.
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