Silicio, la respuesta inmediata a la autonomía de los eléctricos

El Silicio es un material elemental, presente en la tabla periódica, muy utilizado en la industria de la electrónica para la confección de chips y está presente en cualquier lugar en el que haya arena o arcilla. Pero tal vez, en un futuro no muy lejano, tenga también su lugar en las baterías de nuestros coches eléctricos.

Una batería, a grandes rasgos, consta de un montón de celdillas donde hay dos electrodos: un ánodo y un cátodo. Cuando se solicita energía, se lleva a cabo un proceso químico conocido como oxidación–reducción, o ''redox'', en el que el ánodo pierde electrones –se oxida– y el cátodo los gana –se reduce–. Ello crea una corriente de electrones que es aprovechada por el motor eléctrico para generar movimiento.

En las baterías actualmente generalizadas en los vehículos eléctricos, lo más común es que estos electrodos estén hechos de grafito. No hay que confundir, el litio al que hacen referencia las baterías de iones de litio se refiere al electrolito en que están sumergidos los electrodos para cerrar el circuito.

La estructura atómica del grafito le confiere una buena conductividad y su porosidad le permite almacenar buena cantidad de electrones una vez éstos terminan de hacer el recorrido desde el ánodo. Sin embargo, los científicos saben que hay un material mejor para estas lides y no es otro que el silicio, con una capacidad de almacenaje hasta diez veces mayor. Pero entonces, ¿por qué no se le da uso?.

Ejemplo de un bloque de carburo de silicio

Este material tiene el problema de que su volumen se expande con el uso dentro de una batería, hecho que conlleva una gran disminución de la capacidad tras cada ciclo de carga y descarga. Es en este aspecto donde el grupo de investigadores, capitaneado por el Doctor Hung-Gi Jung, han centrado sus esfuerzos para lograr una batería útil capaz de sacar partido a los beneficios del silicio.

SOLUCIÓN AL PROBLEMA

El silicio es uno de los materiales más comunes sobre la faz de la Tierra, por lo que desde el principio no hay problema con el abastecimiento de materia prima. El equipo no quería que la solución se llevara por delante esta ventaja, por lo que buscaron crear un compuesto de silicio a partir de materiales igualmente comunes en la naturaleza, como son el agua, el aceite y el almidón.

Tras unos sencillos procesos químicos con estos cuatro ingredientes, obtuvieron un compuesto de carburo de silicio que no variaba su volumen con los ciclos de carga, gracias a su estructura esférica de carbono con pequeños cristales de silicio en su interior. Con todo ello, este material demostró una capacidad de almacenaje cuatro veces mayor.

Los resultados son prometedores puesto que, no solo aseguran que las baterías que utilizan estas celdillas pueden aguantar 500 ciclos de carga y descarga, sino porque además se dieron cuenta de que, debido a la reorganización de la estructura del silicio, estas baterías pueden alcanzar el 80% de su capacidad en tan solo cinco minutos de recarga.

La gran noticia es que, según el Doctor Jung, gracias al uso de materiales tan comunes en su proceso de manufactura, estas baterías son factibles de producirse y comercializarse en masa en un espacio corto de tiempo, incluso con la posibilidad de aplicarse a las de iones de litio generalizadas actualmente sin modificar su arquitectura. Esta podría ser una gran solución mientras el mundo espera la llegada de las baterías de estado sólido, igualmente de mayor capacidad pero más seguras.