La nueva batería de nanocarbono y nanosilicio fue presentada en el International Forum on Graphene del pasado 8 de junio, el cual estuvo presidido por Andre Geim, de la Universidad de Manchester y Premio Nobel de Física en 2010 por sus trabajos sobre el grafeno. Una de las particularidades de esta batería es que triplica la densidad energética de la batería convencional de ión-litio.
El nuevo ánodo ha sido desarrollado por Argonne National Laboratory, con una densidad energética de 525 Wh/kg, y con una capacidad de corriente del ánodo de 1.250 mA/g. La densidad energética de una batería de litio convencional es de 140-160 Wh/kg. Eso supone multiplicar por 3,28 la densidad energética de la batería convencional de ión-litio, y por 4 la capacidad del ánodo. La vida de la batería alcanza los 5.000 ciclos de descarga. Durante la descarga el ánodo libera iones positivos de litio, que migran por el electrolito hacia el cátodo, y se insertan en él. Por cada ión liberado por el ánodo surge un electrón hacia el circuito exterior.
Para cargar la batería hay que invertir el sentido de la corriente. La cantidad de energía almacenada en la batería es proporcional a la diferencia de potencial entre los electrodos, 3,6 V. Recordemos que el nanosilicio tiene una capacidad de absorción de átomos de litio que supera en diez veces al ánodo convencional. El último desarrollo ha ocurrido en 2014: el pasado 8 de junio, la Universidad de California, en Riverside, publicó la investigación de Zachary Favors sobre el silicio que llaman 3D, tridimensional. En Cedar Creek, Texas, abunda la arena de cuarzo, SiO2. La arena ha sido molida por Z. Favors hasta escala nanométrica como paso previo para lograr silicio puro. La arena se mezcla con magnesio, se calienta a alta temperatura, el magnesio capta el oxígeno del SiO2, y logramos nanosilicio puro, pero además poroso, una esponja de Si.
El silicio en el ánodo de la batería ofrece una gran superficie, que permite a los iones de litio aumentar su velocidad de desplazamiento. Para aumentar la eficiencia el silicio, éste está impregnado de nanocarbono. Favors ha logrado con ese silicio fabricar una pila del tamaño de una moneda, y ha comprobado que el ánodo de nanosilicio triplica la eficiencia y vida útil de la bateria ión litio. Ahora Calbattery, en unión con Caleb, fabrican esa pila para teléfonos móviles. Ese mismo ánodo será empleado para la batería LinPoly, de Caleb Technologies, que contiene polímero en el electrolito de ión litio.
El nuevo ánodo ha sido desarrollado por Argonne National Laboratory.
Los electrodos nanoestructurados no se los imaginaba Alessandro Volta, cuando en 1800 inventó la batería eléctrica. Tampoco se imaginaba Volta que la batería serviría para algo, al comunicar el 20 de marzo de 1800 su descubrimiento a la Royal London Society. El desarrollo de los electrodos nanoestructurados tenía que ocurrir algún día, porque la capacidad energética en Amp/h de la pila depende de la superficie de los electrodos y del electrolito. Cuanto mayor sea el electrodo mayor será la vida útil.
Pero la capacidad disminuye con una descarga rápida: la capacidad será menor de la esperada. Por tanto, una batería de 100 Ah dará 5 A durante 20 horas. Pero si la descargamos a 50 A se agotará antes de cumplir las dos horas esperadas. La ley de Peukert relaciona la eficiencia de la batería en función de la descarga y de la temperatura. Una batería de litio-ión de 200 A/h entregará menos energía que la que recibió en la carga, entre otras razones, porque el voltaje durante la carga es más elevado que durante la descarga, pero con litio-ión la diferencia es muy pequeña (99% de rendimiento). En la batería de níquel-cadmio el rendimiento es de sólo el 66%. El voltaje del litio-ión depende sólo de la química, y no de si está cargada o vacía. No obstante, su resistencia interna aumenta a medida que la batería se agota: disminuye su voltaje y sus posibilidades de entregar amperios.
Es un proyecto que se ha escuchado desde el año pasado, las investigaciones respecto al uso de esta nueva batería serán de gran relevancia, ya que si se logrará utilizar en automóviles o lanzar al mercado en todo el mundo, sería de gran ayuda para el planeta y para nuestras actividades en las que hacemos uso de éstas.
Los invito a leer más, en: http://www.interempresas.net/Quimica/Articulos/130365-Nueva-bateria-de-litio-con-nanocarbono-y-silicio.html
Subida por: Luis Mauricio Ortiz Gálvez.
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