NeoFronteras

Baterías de litio 10 veces mejores

Área: Tecnología — Jueves, 17 de Mayo de 2012

Consiguen obtener baterías de litio con ánodo de silicio que aguantan más de 6000 ciclos de carga y tienen una capacidad 10 veces superior a las actuales.

Foto
Comparativa entre los distintos ánodos de baterías de iones de litio. Fuente: Hui Wu, Stanford y Yi Cui.

¿Está ya hasta las narices de tener que recargar continuamente las baterías de su smarphone, de su portátil o de su cámara? Quizás las baterías con una capacidad 10 veces superior a las actuales estén a la vuelta de la esquina. Al menos, según un nuevo estudio de la Universidad de Stanford.
Las mejores baterías actuales se basan en el uso de iones de litio. Son ligeras y almacenan bastante energía, aunque no suficiente para los requerimientos que necesitamos para el presente y el futuro. Se basan en el flujo de estos iones a través de un electrolito que está entre un ánodo y un cátodo. El ánodo está hecho de carbono y la capacidad de la batería para almacenar carga depende de cuantos iones de litio pueden acomodarse en el ánodo. Cada 6 átomos de carbono (en forma de grafito) se puede acomodar un ión de litio. Desde hace un tiempo se viene intentando sustituir este tipo de ánodo por uno de silicio que es capaz de fijar cuatro iones de litio por cada átomo de silicio. Esto permitiría aumentar, y mucho, la capacidad de este tipo de baterías (unas 10 veces más capacidad que las actuales).
Lo malo es que cuando se ha intentado construir este tipo baterías (y se ha intentado durante más de una década) el número de ciclos de carga es muy bajo y la batería termina siendo inútil al poco tiempo. Esto se debe a que la estructura del silicio se resiente y termina degradándose. El ánodo absorbe tantos iones que se hincha hasta ocupar un volumen cuatro veces superior y el electrolito reacciona con el silicio recubriéndolo con un compuesto que inhibe futuras recargas. Cuando la batería se descarga el volumen del ánodo vuelve a disminuir creándose grietas en donde vuelve a atacar el electrolito. En unos pocos ciclos la batería es inservible.
Ahora Yi Cui y su equipo han conseguido una batería de este tipo que aguanta 6000 ciclos con una carga al final de ese periodo de un 85% la original, suficiente para ciertas aplicaciones. Un automóvil eléctrico podría funcionar durante casi 20 años con este tipo de batería para llevarnos al puesto de trabajo todos los días.
Este grupo de investigadores ha ido mejorando la duración de este tipo de ánodo haciendo que estuviera compuesto de nanohilos. En su último diseño han creado un ánodo compuesto de nanotubos de silicio de doble pared recubiertos con una pared de óxido de silicio.
Esperan simplificar el proceso de fabricación para que así el producto pueda llegar al mercado en algún momento. ¿Se imagina recargar su smarphone cada diez días en lugar de todas las noches?

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Fuentes y referencias:
Nota de prensa.
Artículo original.

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8 Comentarios

  1. Santiago:

    Lo que estoy es hasta las narices de leer que hacen baterías del litio 10, 100, 1000 veces mas rápidas, con mas capacidad, bla bla bla y no verlas en el mercado!!!!
    Para cuando? tiene algo que ver con el dominio del petroleo?
    Muy buena la página.

  2. Ricardo:

    Probablemente tenga que ver con la industrialización de los procesos. Aquí se habla de investigación y prototipos, que no es lo mismo que conseguir un proceso de fabricación que sea rentable.

    Además, en estos artículos se suele anunciar a bombo y platillo una única característica y no se suele hablar mucho de las demás necesarias para hacer un producto adecuado.

    Al final, todas las investigaciones y datos recabados acabarán cuajando en un producto comercial, algún día. Y no creo que la demora sea debida al petroleo, porque tal como están las cosas el que consiga mejorar las baterías, se forra.

  3. lluís:

    Pues que aceleren todo lo que pueda ese proceso de fabricación porque las cosas pintan realmente mal.Como muestra de lo mal que anda la cosa energética voy a reproducir algunas preguntas y respuestas de una entrevista que se le hizo al físico, matemático y científico titular del CSIC en el área de recursos naturales del “Institut de Ciències del Mar”, Antonio Turiel.El periodista que le entrevista confiesa que en 15 años de periodismo, ninguna entrevista le había afectado anímicamente tanto como la efectuada a Turiel:
    Pregunta:¿Qué es el “oil crash” y cuales son sus repercusiones?.
    Respuesta: Es el shock de una civilización que depende de un consumo desaforado de petróleo, contando además con el hecho de que no va a tener más.Es un proceso de destrucción y degradación que está en marcha.El paro creciente y la pérdida de bienestar, la crisis que estamos sufriendo, son efectos del “oil crash”.Si las peores previsiones son amables habrá probolemas muy serios dentro de diez años.

    P: ¿a partir de ahora y sólo en diez años?
    R: Antes incluso del 2020. El presidente de Shell dijo que el declive de los pozos de petróleo es de un 5% anual.Esto implica que de aquí a diez años se habría de reponer el 40% de la producción global de crudo.Lo que está diciendo el presidente de Shell es que con los campos de crudo que se conocen pero que no se explotan, con recursos extremos como el petróleo de arenas de zonas bituminosas del Canadá y con el petroleo de esquistos se compensaría el declive acaso en un 20%.Pero el otro 20% nos hará pedazos.

    P: ¿ Por qué crees que el transporte eléctrico no es viable a gran escala?

    R: Para hacer un camión de transporte internacional con una batería eléctrtica sería necesario que el 80% del tráiler fuera la propia batería.Hay otras limitaciones.Hablemos de las baterías de Litio, las más eficientes: Hay una producción de litio de 30.000 toneladas anuales que se destinan a usos diversos.Si se destinaran las 30.000 tons. a vehículo electrico, producirias 1,5 millones de unidades.En el mundo hay actualmente unos 1000 millones de vehículos si los quisieras sustituir con vehículos eléctricos, necesitarías 600 años de producción de litio.Además, ¿De dónde sacarías toda la electricidad para estos coches?.El máximo potencial de las renovables no abasta ni de lejos las nuevas necesidades.Se debería reforzar la red eléctrica y se habría de consumir más cobre, y el “pico” del cobre está cerca..

    La entrevista sigue por estos derroteros,se descarta el petróleo sintético por carísimo, por un gran consumo de agua y problemas en acuiferos.En cuanto a la fotovoltaica también la descarta el científico,por su baja tasa de rendimiento energético.Finalmente el periodista, más bien horripilado,le pregunta si es que hemos de volver a uma economía de mera supervivencia.La solución que da Turiel no es otra, si queremos seguir aquí una temporadita más consiste en reducir nuestro consumo unas cuantas veces (bastantes, aunque no precisa)por debajo del actual.

    Así las cosas no estaría de más leer (el que no lo haya hecho)el libro del cual se declar fan Turiel, ” Collapse, How societies choose to fail or survive” De Jared Diamond.

  4. NeoFronteras:

    La civilización tal y como la conocemos se parará, salvo que innovemos y rápido. Hasta ahora teníamos un recurso de una energía que era prácticamente gratis. Esto va a cambiar. De todos depende que esto no degenere en más guerras.

  5. Reny Caraballo:

    Neo antes que nada todo felicitaciones por el excelente trabajo de divulgación de las ciencias son pocos los que lo hacen con tanta seriedad y cuidando inclusos algunos detalles simples.
    Por otro lado siendo que algunos estudiosos divulgan ya el declive de nuestros recursos minerales no creo que lamentarnos sea la solución, enfocarnos en la búsqueda de nuevos recursos por tierra, mar y aire es la convicción siendo que muchos de esos recurso están allá afuera de nuestro planeta hace poco se dejo ver en los medios de comunicación que ya tenemos empresas emprendedoras pensando buscar minerales en las rocas que giran en nuestro vecindario estelar creo andamos el sendero cierto pero también estoy absolutamente seguro que los mandatarios de los países desarrollados no se unen tras esta realidad, se requiere de una inversión justa, equitativa e integrada que permita localiza y focalizar la posibilidad de explotar esos recursos “in situ” así superar las carencias de minerales del futuro siendo que sea cual fuera la nueva fuente de energía requerimos transportarla y distribuirla llevándola a cada hogar y para eso necesitamos medios de transporte que también consumen minerales sea cobre, aluminio o hierro. El colapso no es rendirnos ante lo que viene sino prepararnos para mostrar la ventana del futuro a nuestros descendiente y dejar las herramienta para ellos alcanzar las tecnologías que hoy no tenemos pero que sabemos que se pueden alcanzar…

    Neo,Sres el futuro esta ahí vamos a ir a encontrarlo donde este.

  6. tomás:

    Te acompaño en ese deseo, Reny Caraballo.

  7. Tom Wood:

    “Después de anos de escuchar y analizar a los alarmistas energéticos; he llegado a la conclusión: Que la única forma de saber cuanto petróleo queda de verdad, es analizando cuanta energía alternativa producimos obligados por las circunstancias costos/beneficios. Esa es la única grafica que describe la realidad.”

    “Desde antes de la condena de Rockefeller, ya las reales variables que envolvían al petróleo, eran un misterio, que solo lo dominaban unas cinco personas en el mundo. Después del cenagal que armo la investigación del congreso de la época, para saber como se desenvuelve el negocio del petróleo, en su larga línea de extracción, transportación, distribución, venta, financiación, inversión tecnológicas, políticas,… Esto solo sirvió para refinar el secretismo, tanto, que el negocio es casi impermeable, inmune ante cualquier investigación objetiva exterior a ese circulo. Y no es para menos, se trata casi de lo que nos ha traído hasta aquí.”
    http://francisthemulenews.wordpress.com/2012/04/27/repsol-ypf-vaca-muerta-y-el-segundo-principio-de-la-termodinamica/#comment-18233

    ¿Alguien puede creerle a los analistas? Miren las variables o justificaciones que usan. No señores, no inventes mas causa, que se ve que no controlan bien esas variables. Esas variables o bien son muy complejas para modelarse y que podamos hacer predicciones o están manipuladas desde otras variables. Pero bueno, ¡yo soy el que esta equivocado! O ustedes son los que no quieren ver los que les digo.
    http://www.latribuna.hn/2012/05/23/el-crudo-cae-a-su-nivel-mas-bajo-desde-octubre-del-ano-anterior/

  8. tomás:

    Estimado “lluís”: Tras mantenerme Yacom -lo digo para que se sepa- del 21 al 29 inmovilizado al haberse quemado el pequeño transformador que alimente al router y enviarlo por correo ordinario -¡hace falta ser …! cuando hubiera pagado el coste de un envío urgente- vuelvo a mi redil y releo, p. ej. tu com. 3. No me tengo por alarmista, o por lo menos no renuncio a vivir con humor y optimismo el día a día. Pero es evidente que los recursos no sólo son finitos sino que su final está a la vuelta de la esquina. Eso independientemente de que el mercado del petróleo esté al alza o a la baja; hay ahí muchas “razones” políticas. El precio del oro negro sólo se puede analizar en el largo plazo.
    Quizá una nueva Edad Media nos espere. Aunque no la creía tan cercana.
    Un fuerte abrazo.

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