Baterías de ánodos de silicio: ¿el Santo Grial?
Elon Musk anunció recientemente el uso de silicio por Tesla en sus baterías de automoción: "Esto es sólo una especie de pequeño paso en la dirección de la utilización de silicio en el ánodo, pero vamos irá en aumento".
Este comentario secundario inusual, sin embargo, desencadenó un renovado interés en el tema. IDTechEx Research ha estado estudiando el tema desde hace algún tiempo, y encuentra que las baterías de ánodos de silicio van a generar más 4.000 millones de dólares en 2026 (ver el informe "Advanced and Post lithium-ion Batteries: Technologies, Markets, Forecasts 2016-2026" para más información).
Vamos a centrarnos en lo que es real
La promesa de los ánodos de silicio es que pueden mejorar la capacidad de los ánodos de grafito estándar 10 veces, pero tenga cuidado porque esto sería sólo el ánodo y es sólo en teoría. La verdadera pregunta es cómo una mejora en la capacidad del ánodo se refleja en la capacidad global de la batería.
Esto se debe a que la capacidad total de la batería se incrementa solamente en un 35% cuando los ánocos de silicio llegan a sus máximos potenciales (es decir, ánodos de grafito multiplicados por 10) y el resto del sistema permanece sin cambios. Ahora el factor limitante no sería la capacidad del ánodo sino la capacidad del cátodo, por lo tanto aumentar la capacidad de ánodo tiene que ir acompañado por aumento de la capacidad del cátodo.
Durar más tiempo
Un desafío crítico que enfrenta la tecnología de baterías de ánodos de silicio es su corta vida o ciclabilidad limitada. Este es el caso cuando los ánodos de silicio sólido se expanden y contraen en cada ciclo masivamente, causando tensiones mecánicas que eventualmente agrietan y pulverizan la estructura del ánodo.
La investigación ha encontrado que el uso de materiales compuestos de materiales de carbono con el silicio reduce las tensiones mecánicas en el ánodo. Además, existe una nueva vía de materiales y aditivos emergentes que pueden permitir a tales tensiones no destruir el ánodo.
Lo mejor esta por venir
Después de esto, muchas empresas de materiales se están uniendo a este comentario, dando como resultado muchas empresas nuevas y viejas emergiendo de nuevo. Curiosamente algunas de ellas solían trabajar en el desarrollo de materiales de silicio para las tecnologías fotovoltaicas, pero frente a la mercantilización de la industria de células fotovoltaicas, han decidido pasar al siguiente sector: baterías.
IDTechEx Research ha entrevistado a muchas de estas empresas, encontrando lo que se ha logrado en este área. El resultado de esta investigación se ha publicado ahora en un nuevo informe sobre tecnologías de baterías avanzadas y post-ion de litio. Hablamos con Panasonic en la materia y lo que podemos decir aquí es lo que Frank Sinatra cantaba y Panasonic nos dijo: "The best is yet to come..."
El informe
El informe "Advanced and Post lithium-ion Batteries: Technologies, Markets, Forecasts 2016-2026" se centra en tecnologías avanzadas y post litio-ion: baterías de ánodos de silicio, baterías de estado sólido, baterías de azufre, las baterías de litio de aire, baterías de iones de sodio y baterías de magnesio.
Por Dr. Franco González, Analista Senior de Tecnología, IDTechEx
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