Panasonic y Sila Nanotechnologies fabricarán baterías de silicio para vehículos eléctricos (VE) sustituyendo el grafito por silicio en las baterías de iones de litio. Recientemente, ambas compañías firmaron un acuerdo para desarrollar baterías de iones de litio para futuros vehículos eléctricos. En las nuevas baterías, sustituirán el grafito por silicio, lo que se traducirá en un mejor rendimiento y una mayor vida útil. Las baterías recién desarrolladas tienen el potencial de mejorar el rendimiento y prolongar la vida útil.
Panasonic acaba de anunciar una emocionante colaboración con Sila Nanotechnologies , fabricante de ánodos de silicio, para incorporar su tecnología a la línea de producción de baterías de Panasonic para el año 2024. Esta nueva tecnología permitirá que los vehículos eléctricos (VE) experimenten mejoras, como una mayor autonomía y un menor tiempo de carga . Esta tecnología sustituye el grafito que normalmente se encuentra en los ánodos de carga negativa de las baterías de iones de litio para VE por silicio.
Según un informe de la AIE , en 2023 se vendieron la asombrosa cifra de 14 millones de vehículos eléctricos, y se prevé que este número aumente considerablemente en los próximos años. Estos vehículos utilizan actualmente baterías de iones de litio de última generación , que mejoran continuamente. Sin embargo, a pesar de sus avances, persisten ciertos desafíos que limitan su utilidad y conveniencia generales.
Azin Fahimi , científico jefe de Sienza Energy , en Estados Unidos, afirmó: "La capacidad de una batería para almacenar energía en relación con su tamaño y peso, conocida como densidad energética, es un factor clave para los vehículos eléctricos, ya que afecta a la distancia que pueden recorrer con una sola carga".
El equipo de Azin Fahimi está trabajando en diferentes investigaciones sobre la implementación de ánodos de silicio, y ella agregó: "Otro aspecto crucial es la densidad de potencia, que se refiere a la rapidez con la que una batería puede suministrar energía".
¿Por qué el nuevo ánodo de silicio afecta el alcance y el tiempo de carga?
Las baterías dependen del movimiento de partículas cargadas, llamadas iones, entre dos conductores eléctricos conocidos como electrodos. Durante el proceso de carga, los iones de litio se mueven desde el cátodo (el electrodo positivo) a través del electrolito. Luego entran al ánodo (el electrodo negativo), donde permanecen hasta que son necesarios para suministrar energía.
“Cuando la batería suministra energía a un dispositivo, los iones de litio se desplazan desde el ánodo hacia el cátodo. Este movimiento de iones permite que los electrones fluyan a través del circuito externo, generando una corriente eléctrica que alimenta el dispositivo”, añadió Fahimi.
El rendimiento de una batería depende en gran medida del material del ánodo . Este también es responsable de almacenar los iones hasta que sean necesarios para alimentar el coche.
Según Fahimi, “un buen material de ánodo debe poseer una alta capacidad de almacenamiento de litio para garantizar una alta densidad de energía, una buena conductividad eléctrica para facilitar un flujo eficiente de electrones y un transporte rápido de iones para una carga veloz. El ánodo también necesita una estructura estable que no cambie de volumen cuando los iones entran y salen de él, ya que esto puede dañar la superficie”.
Panasonic y Sila Nanotechnologies fabricarán baterías de silicio para vehículos eléctricos. Tradicionalmente, los ánodos de grafito se han utilizado ampliamente en baterías de iones de litio debido a su estructura en capas. Esta estructura permite el movimiento de iones sin cambios significativos de volumen.
Gracias a su composición química, el silicio puede almacenar más de diez veces más energía por gramo. Esta mayor capacidad significa que el silicio puede almacenar más iones de litio, lo que resulta en una mayor densidad energética para la batería. Una mayor densidad energética se traduce en una mayor autonomía para los vehículos eléctricos con una sola carga. Desafortunadamente, el silicio se hincha hasta tres o cuatro veces su tamaño original cuando se llena con iones de litio, lo que provoca tensión mecánica y la posterior degradación del material del ánodo, explicó Fahimi.
Por consiguiente, el diseño a nanoescala del ánodo de silicio es esencial para abordar este desafío. En sus investigaciones posteriores, el equipo de Fahimi en Sienza y los equipos de Sila se dedican a resolver este problema.
