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Mediante la utilización de electrodos de nanohilos de silicio han conseguido multiplicar por diez la carga almacenada en las baterías de litio.

Fotos de microscopía electrónica de barrido tomadas con el mismo aumento y en las que se ven los nanohilos de silicio antes (izquierda) de haber absorbido el litio y después de haberlo hecho (derecha). Foto: Nature Nanotechnology.

Investigadores de la Universidad de Stanford han encontrado la manera de utilizar nanohilos de silicio para reinventar las baterías recargables de ión litio que usamos en ordenadores portátiles, iPods cámaras de vídeo, teléfonos celulares, y muchos otros dispositivos.
La nueva versión, desarrollada durante la investigación dirigida por Cui Yi, profesor auxiliar de ciencias de los materiales e ingeniería, almacena 10 veces más electricidad que las actuales baterías de ión litio. Un portátil que funcione durante dos horas con las baterías tradicionales podría funcionar durante 20 horas gracias a estas nuevas baterías, una bendición para muchos aficionados al uso de estos dispositivos. Cui afirma que el desarrollo es revolucionario.
Este avance se describe en un artículo publicado online el 16 de diciembre pasado en Nature Nanotechnology.
El enorme aumento de la capacidad de almacenamiento podría hacer que este tipo de baterías fueran atractivas para los fabricantes de automóviles eléctricos. Cui sugiriere que también podrían utilizarse en los hogares u oficinas para almacenar la electricidad generada por los paneles solares situados en los techos.
Habida cuenta de la madurez de la infraestructura que hay detrás de la tecnología de manipulación de silicio, es posible que la nueva batería llegue al mercado rápidamente.
La capacidad de almacenamiento de una batería de iones de litio se ve limitada por la cantidad de litio que puede ser mantenido en ánodo, que está hecho normalmente de carbono. El silicio tiene una capacidad mucho mayor que la del carbono, aunque también un inconveniente si lo queremos utilizar tal cual.
Dentro en una pila el silicio se hincha, ya que absorbe átomos de litio cargados positivamente durante la carga. Luego, durante su utilización, se encoge al ser liberado el litio. Este ciclo normalmente provoca que el silicio en forma de lámina termine pulverizándose, degradando el rendimiento de la batería.
La nueva batería evita este problema con la nanotecnología. El litio es almacenado en un pequeño bosque de nanohilos de silicio, cada uno con un diámetro de una milésima del grosor de una hoja de papel. El nanohilo se infla a cuatro veces su tamaño normal, ya que se empapa de litio. Pero, a diferencia de otras formas de silicio, no se fractura en el proceso.
La investigación sobre el uso de silicio en las baterías se inició hace tres décadas. Muchos renunciaron a esta tecnología porque creían que la capacidad no era lo suficientemente alta, y el ciclo de vida insuficiente. El problema radicaba en el volumen demasiado grande de los electrodos de silicio. que no soportaban los ciclos de expansión y contracción.
Este grupo de investigadores simplemente juntó esta idea con la técnica nanotecnológica en silicio. En sus experimentos, crecieron los nanohilos sobre un sustrato de acero inoxidable, que proporcionaba una excelente conexión eléctrica.
Naturalmente ya se ha solicitado la patente y están considerando la posibilidad de llegar a algún acuerdo con un fabricante de baterías. Al parecer el proceso podría ser escalado hasta su producción industrial de manera sencilla.
Quizás al ver las fotos de arriba vemos el interior de nuestros inmediatos futuros reproductores mp3 o de nuestros ordenadores portátiles. Si además podemos tener autos eléctricos y energía solar fotovoltaica fiable mejor que mejor.

Fuentes y referencias:
Nota de prensa de la Universidad de Stanford
High-performance lithium battery anodes using silicon nanowires (resumen).