Se ha producido un esfuerzo creciente por comercializar tecnologías de baterías de última generación para vehículos eléctricos. Se han desarrollado y están probando múltiples tipos nuevos de dispositivos de almacenamiento de energía, incluidas baterías de estado sólido, para alimentar vehículos eléctricos.
Sin embargo, se afirma que los ánodos de silicio están a la cabeza en la carrera por comercializar tecnologías de baterías de próxima generación en comparación con las baterías de estado sólido.
Actualmente, la mayoría de las baterías de iones de litio utilizan grafito como material de ánodo. Sin embargo, el uso de silicio como material de ánodo puede aumentar significativamente la densidad energética del dispositivo, ya que tiene una capacidad teórica de casi 3600 mAh/g (a temperatura ambiente).
Doble densidad energética
Según el informe de IDTechEx, que proporciona una investigación independiente fiable sobre tecnologías emergentes, al sustituir el grafito, que tiene una capacidad de aproximadamente 360 mAh/g, por silicio, se pueden alcanzar densidades energéticas a nivel de celda superiores a 400 Wh/kg y 1000 Wh/l, con el potencial de casi duplicar la densidad energética de las celdas comerciales de última generación en 2024.
Este salto
En la densidad energética podría traducirse en vehículos eléctricos con el doble de autonomía o dispositivos electrónicos con el doble de tiempo de funcionamiento, según el informe.
IDTechEx también sostiene que, aparte de la densidad energética, existen varios beneficios al utilizar silicio como material de ánodo. Muchas empresas de ánodos de silicio informan de una mejora de la potencia y de las capacidades de carga rápida, una métrica de rendimiento cada vez más importante para los vehículos eléctricos y otras aplicaciones como herramientas eléctricas o dispositivos de consumo, afirma el informe.
El silicio también podría hacer que las baterías sean más seguras
El uso de silicio en lugar de grafito también podría hacer que las baterías sean más seguras, ya que el voltaje más positivo del silicio reduce el riesgo de que se produzcan depósitos de litio, lo que mejora la seguridad de las baterías, otra preocupación cada vez más importante para la industria.
IDTechEx también afirmó que, actualmente, los óxidos de silicio solo se pueden usar en porcentajes de peso relativamente bajos, <10%, pero decenas de empresas, tanto grandes como pequeñas, están compitiendo para desarrollar materiales avanzados de ánodo de silicio que puedan permitir porcentajes más altos de silicio en las baterías. Las composiciones predominantemente de silicio siguen siendo el objetivo de varios actores, según el informe.
Si bien algunos OEM (fabricantes de equipos originales) han firmado acuerdos con desarrolladores de baterías de estado sólido, los fabricantes de automóviles como Mercedes, Porsche y GM han apostado a lo grande por los ánodos de silicio para generar un cambio transformador en la ciencia detrás de los vehículos eléctricos, informó CNBC .
“La industria de las baterías ha tomado nota del potencial del silicio. IDTechEx estima que se han invertido más de 4.000 millones de dólares en empresas emergentes de ánodos de silicio. Parte de esto ahora está empezando a destinarse a la expansión de las capacidades de fabricación, las capacidades y las cadenas de suministro. Es importante destacar que los materiales y las soluciones que están desarrollando algunas de estas empresas también están empezando a calificarse y a implementarse”, afirma el informe .
Sila Nano ha utilizado materiales en el dispositivo de fitness portátil Whoop, Amprius ha implementado baterías en drones y pseudosatélites de gran altitud (HAPS), mientras que Lightning Motors ofrecerá motocicletas eléctricas utilizando la tecnología de Enevate, según el informe.
Venkat Srinivasan, director del Centro Colaborativo para la Ciencia del Almacenamiento de Energía en el Laboratorio Nacional Argonne del gobierno estadounidense en Chicago, también afirmó que hace cinco años las baterías de ánodo de silicio tenían una vida útil de aproximadamente un año, pero datos recientes parecen mostrar una mejora espectacular en la durabilidad de estos materiales, y algunas pruebas proyectan ahora una vida útil de tres a cuatro años.