Híbridos y Eléctricos

CON NANOCABLES DE GRAFITO

Las baterías con “la densidad de energía más alta del mundo” ya las fabrica Amprius

La empresa Amprius asegura que ha creado una batería de litio con ánodo de nanocables de silicio que contiene un 73 % más de energía que las celdas del Tesla Model 3 y que ocupa un 37 % menos de volumen.

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Amprius ha entregado celdas con 450 Wh/kg de densidad específica, la mayor disponible actualmente a su primer cliente, perteneciente a la industria aeroespacial.

La empresa californiana Amprius anuncia que ya ha sido capaz de fabricar el primer lote de las que asegura que son las celdas de baterías de litio con la “mayor densidad de energía disponible en la actualidad”. El empleo de su tecnología de ánodos de nanocables de silicio ha dado como resultado unas celdas capaces de almacenar el 73 % más de energía que la del Tesla Model 3 y ocupar un 37 % menos de volumen.

Amprius ha recurrido a un “argumento de peso” para visualizar sus nuevas celdas de batería de última generación: compararlas con las que lleva el coche eléctrico más vendido (y probablemente más conocido del mundo), el Tesla Model 3. Según publicó Enpower refiriéndose al primer día de la batería celebrado por el fabricante californiano, allá por septiembre de 2020, las celdas de las baterías del Model 3 tienen una densidad energética de alrededor de 260 Wh/kg y 730 Wh/l.

La nuevas celdas Amprius significan un avance significativo en este campo, tanto en el de la energía específica como en la de la densidad de energía ya que son capaces de alcanzar los 450 Wh/kg y los 1.150 Wh/l. Según la compañía estas son las celdas que acaba de entregar, en un número no especificado, a "un líder de la industria aeorespacial”, lo que le da el derecho a presumir de ofrecer “las celdas de mayor densidad de energía disponibles en la industria de las baterías en la actualidad".

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Los electrodos de nanocables de silicio pueden almacenar más litio que una red de grafito típica. Amprius dice que duran lo suficiente como para ser competitivos con la tecnología actual.

Este impresionante rendimiento se debe a su tecnología de ánodo de nanocables de silicio. Cuando se carga una batería de iones de litio, se está extrayendo un electrón de cada átomo de litio del cátodo moviéndolo hacia el ánodo a través de un cableado externo, ya que los electrones no pueden pasar a través del electrolito ni el separador que se coloca entre los electrodos. Su carga negativa atrae los iones de litio cargados positivamente a través del electrolito y el separador, donde cada uno encuentra un electrón y se incrusta en una red situada en el ánodo que suele ser de grafito.

Amprius ha reemplazado esa red de grafito por nanocables de silicio. El silicio puede almacenar unas 10 veces más litio que el grafito, pero tiende a hincharse y agrietarse, lo que reduce drásticamente la vida útil de la celda. Pero cuando el silicio se transforma en nanocables porosos, dispuestos como una especie de bosque de cables más largos con otros más cortos en el medio, el silicio es capaz de tolerar el hinchamiento y resistir el agrietamiento. De esta forma se extiende la vida útil de la celda hasta tal punto que los ánodos de silicio pueden convertirse en una tecnología competitiva.

Los nanocables de silicio están enraizados directamente en el sustrato del ánodo, por lo que la conductividad (y, por lo tanto, la potencia que puede ofrecer) es alta. La vida útil es "excelente" y "mejora continuamente", aunque Amprius no especifica un número de ciclos de carga y descarga ni la degradación con que sufre con el tiempo. Otra ventaja es que esta es la única parte de la batería que es diferente a las de litio convencionales, de manera que el resto se puede producir utilizando los métodos, los componentes y los procesos de fabricación existentes.

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Las celdas Amprius superan significativamente a las baterías de litio actuales en cuanto a densidad de energía tanto en peso como en volumen.

La densidad de energía y la energía específica son solo dos métricas para juzgar una batería. Otros parámetros como el rendimiento térmico, la seguridad, las tasas de carga y descarga, el ciclo de vida y por supuesto el coste de producción juegan un papel importante para que llegue a industrializarse y comercializarse una tecnología. El hecho de que el primer cliente de Amprius esté en la industria aeroespacial avanzada y la fabricación de satélites sugiere que, por ahora, no van a competir en precio.

Amprius está seleccionando la ubicación en la que comenzará a construir una instalación de producción en masa para estas celdas, lo que generará economías de escala que podrían hacer que esta tecnología sea relevante en el mercado de vehículos eléctricos.

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