Híbridos y Eléctricos

SINANODE DE ONED BATTERY SCIENCES

Nanocables de silicio para aumentar la autonomía y la velocidad de carga de las baterías

OneD Battery Sciences ha creado la tecnología SINANODE para crear ánodo9s de baterías que emplean nanocables de silicio para incrementar la densidad energética de las baterías, la velocidad de recarga y a la vez reducir el coste de producción.

SINANODE baterias silicio
La nueva tecnología SINANODE para fabricar ánodos de batería para vehículos eléctricos triplica la capacidad energética, aumenta la velocidad de recarga y reduce a la mitad el coste de producción".

SINANODE es el nombre de una tecnología desarrollada por OneD Battery Sciences para el material del ánodo de las baterías que aumenta la autonomía de los vehículos eléctricos y la velocidad de carga a la vez que reduce su coste de fabricación. Lo que parece la panacea de las baterías se logra triplicando la densidad de energía del ánodo, aumentando la cantidad de silicio, mientras que los nanocables acortan los tiempo de carga. Los principales fabricantes de baterías y componentes para ellas han probado los ánodos en baterías de vehículos eléctricos durante los últimos tres años.

“Durante esta década, seremos testigos de la transformación más grande y más rápida de una industria global que jamás se haya visto. Las decisiones que se tomen hoy determinarán qué fabricantes de automóviles saldrán a la cabeza de un mercado preparado para generar más de seis billones de dólares entre 2025”, asegura Vincent Pluvinage, director ejecutivo de OneD Battery Sciences. Entre los motivos que impulsarán la adopción de vehículos eléctricos por parte de los compradores, el directivo hace referencia al aumento de la autonomía, la reducción de los tiempos de recarga y el descenso de los precios de compra: “SINANODE aborda cada uno de estos impulsores de compra de manera significativa”.

Una de las maneras de mejorar las actuales baterías de iones de litio es incorporar en su diseño silicio, con el que es posible multiplicar por diez su capacidad energética. Las baterías de iones de litio que se emplean habitualmente en los coches eléctricos y en la tecnología de consumo están formadas por dos electrodos entre los que se encuentra una solución electrolítica que se encarga de transportar los iones de litio de uno a otro. Cuando se carga una batería, la corriente eléctrica mueve los iones de litio del cátodo (negativo) al ánodo (positivo) a través de del electrolito. El proceso se revierte a la hora de utilizar la batería: lo iones regresan al cátodo liberando la corriente eléctrica. En este proceso, el ánodo, cuya estructura está fabricada en grafito necesita seis átomos de carbono para almacenar un ion de litio, por lo que la densidad de energía de estas baterías es relativamente baja. Usando silicio en lugar de grafito, se logra aumentar significativamente la densidad energética ya que cada átomo de silicio puede unirse con cuatro iones de litio. Por lo tanto, las baterías de litio con ánodo de silicio pueden almacenar diez veces más carga que las de ánodo de grafito en un mismo volumen. Sin embargo, los desarrollos que se han realizado empleando este material se han encontrado con un serio problema de estabilidad.

Construir una batería con más silicio ha sido un desafío desde hace mucho tiempo para la industria de los vehículos eléctricos. OneD Battery Sciences ha creado la tecnología SINANODE para la fabricación del ánodo, que reduce a la mitad los costes de producción por kWh ya que se integra en los procesos de producción existentes. Con ella consigue triplicar la densidad de energía del ánodo y por lo tanto la autonomía, y emplea nanocables acortan el tiempo de carga.

Según la compañía, su proceso de fusión de nanocables de silicio con polvos de grafito comerciales de múltiples proveedores triplica la capacidad específica del ánodo (cantidad de energía almacenada por unidad de peso) por encima de los 1.000 mAh/g. A continuación, el material del ánodo SINANODE se puede mezclar con grafito, para lograr una alta eficiencia culómbica (proporción entre la energía consumida durante la recarga y la energía real que contiene la batería y que puede ser suministrada al vehículo eléctrico) por encima del 92%. Estas características se mantienen durante más de 1000 ciclos completos de carga y descarga.

Para reducir los costes de producción, SINANODE se desarrolló empleando equipos CVD (Deposición Química de Vapor o CVD-Chemical Vapor Deposition), un proceso químico para producir materiales sólidos de alta pureza y de alto rendimiento, utilizando solo silano y gases de nitrógeno, disponibles en cantidades muy grandes. Según la empresa esto reduce la inversión y el tiempo necesario para escalar la producción de SINANODE a la vez que disminuye el coste de fabricación de los ánodos en casi un 50% respecto a los utilizados en las baterías de los vehículos eléctricos actuales.

Durante los últimos tres años, los principales proveedores de grafito, fabricantes de celdas y fabricantes de vehículos eléctricos de Estados Unidos, Asia y Europa han probado SINANODE aplicando sus procedimientos de fabricación de ánodos con grafito comercial que habitualmente se emplea para los vehículos eléctricos.

OneD Battery Sciences también cuenta con un programa piloto de pruebas que pone a disposición de los fabricantes de vehículos eléctricos una planta de fabricación de SINANODE creando configuraciones de nanosilicio diferenciadas según sus necesidades. Los logros técnicos, la cartera de patentes y el modelo comercial de SINANODE permiten a los fabricantes de vehículos eléctricos aumentar drásticamente el uso de nanosilicio en los ánodos de las baterías de iones de litio y satisfacer así las demandas de mayor autonomía, carga más rápida y menor coste de los consumidores.

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