Las baterías de estado sólido son la gran esperanza del coche eléctrico, pero tienen un "enemigo" interno: el silicio. Aunque es el material ideal para el ánodo por su capacidad, al cargarse se expande tanto que acaba agrietándose y perdiendo el contacto con el electrolito sólido. Pero esto podría haber pasado a la historia. Un equipo de investigadores chinos de la Academia China de Ciencias ha presentado un ánodo de silicio tridimensional y "transpirable" que cambia las reglas del juego.
En lugar de luchar contra la expansión del silicio, los científicos han diseñado una estructura que le permite "respirar" durante los ciclos de carga y descarga, evitando que el material se desintegre. Dichos científicos aseguran haberse inspirado en los mecanismos respiratorios naturales. Los hallazgos han sido publicados en la revista internacional Energy Storage Materials.
El secreto está en la estructura amorfa-cristalina
El problema del silicio convencional es su fragilidad ante el estrés mecánico. El nuevo avance utiliza un marco amorfo-cristalino entrelazado que actúa como un pulmón tecnológico. Esta estructura ofrece dos ventajas clave:
- Vías de litio multidireccionales: Facilita que los iones se muevan con mayor libertad y rapidez.
- Volumen de amortiguación integrado: Crea espacios microscópicos que absorben la expansión del silicio, mitigando la tensión interna sin perder el contacto con el electrolito sólido.
Rendimiento de récord: más de 500 ciclos sin desfallecer
Los datos que arroja la investigación son, sencillamente, espectaculares para un componente de este tipo. Al aplicar esta tecnología en sistemas de batería de silicio-azufre, los resultados han sido. La densidad energética ha alcanzado los 525 Wh/kg (basado en el peso total de la batería). Tras completar 500 ciclos de carga y descarga el rendimiento se ha mantenido estable, lo que alimenta la esperanza de un futuro duradero.
Este avance es fundamental, ya que el silicio se considera el material de próxima generación para superar a los actuales ánodos de grafito. Al combinarlo con un electrolito sólido, se eliminan problemas como la formación de dendritas, algo que marcas como Chery ya están intentando dominar en la producción en serie.
Un paso más hacia la industrialización
La importancia de este ánodo "transpirable" reside en su capacidad para mantener el contacto continuo con el electrolito, incluso cuando las partículas de silicio se contraen. Al no agrietarse, la vida útil de la celda se multiplica, acercando un poco más el día en que las baterías de estado sólido chinas lleguen finalmente a las calles.