ingeniería

Diego Patiño

estudio de ingeniería y arquitectura cotpa_

Baterías más eficientes

Parece que estamos al principio del fin del empleo de los combustibles fósiles, en pos de otro tipo de energías verdes, renovables, como la solar, entre otras. Echando la vista atrás el número de dispositivos que son susceptibles de conectarse a la red eléctrica se ha multiplicado exponencialmente cada lustro; y el problema viene para aquellos productos que –además- son móviles. Hoy podemos pensar a priori en un teléfono móvil y un coche; pero aún no podemos discernir con claridad qué otros dispositivos contarán con baterías dentro de 5, 10 o 15 años. Así, los fabricantes de baterías investigan día a día en nuevos productos que tengan más capacidad de almacenamiento, menos espacio y –si es posible- menor precio de fabricación. Pues bien, parte de la solución se encuentra en la playa, más concretamente en la arena. ¿Cómo puede beneficiarse la industria con la arena para diseñar baterías más eficientes?

Si echamos una ojeada a las composiciones de las baterías veremos mezclas como Níquel y Cadmio, Zinc y dióxido de manganeso en unos albores y sustituidos por baterías de iones de litio, polímeros de litio, etc. La irrupción –tímida- de los primeros coches eléctricos hace una década mostraba coches con unas baterías de elevados tamaños y con una exigua durabilidad de las mismas. Hoy los fabricantes optan por cargar en sus coches baterías con composiciones de lo más variado: combinaciones de plomo/ácido, níquel/cadmio, níquel/hierro, níquel/hidruro metálico y las más recientes de iones de litio.

El problema a corto/medio plazo radica en dónde acudir para dar respuesta a la (posible) millonaria demanda de baterías mensual, puesto que las baterías tienen un ciclo de vida determinado y superado el mismo deben reemplazarse. Una de las posibles respuestas a este futuro problema se puede encontrar en la arena de playa…según un informe publicado por la revista especializada Scientific Reports, la arena de la playa podría ser empleada para producir baterías de iones de litio con la particularidad de aumentar la duración de las mismas hasta 3 veces y con la ventaja de tratarse de una materia prima de muy bajo coste, no tóxica. La arena se compone –y entre otras cosas- de dióxido de silicio en forma de cuarzo; y el silicio permite almacenar hasta 10 veces más que el grafito. Tanto silicio como grafito son los materiales que se encuentran en los polos negativos –o ánodos– de una batería. Si no se empleó hasta ahora el silicio era, básicamente, por la complejidad de producirlo en grandes cantidades así como su rápido degradado. Sin embargo, la arena de la playa podría resolver esta ecuación fácilmente al tratarse de una fuente abundante y barata de silicio.

Por poner un ejemplo, una compañía gallega ha investigado en el desarrollo de un silicio orientado tanto al coche eléctrico como a la electrónica de consumo y que permite desarrollar baterías con hasta un 30 % más de capacidad con un 20 % menos de coste, según informa EuropaPress. El equipo de I+D+i de dicha empresa ha conseguido juntar el potencial del silicio micrométrico con aditivo, lo cual mejora ostensiblemente la eficiencia de las baterías; dando –por otro lado- respuesta a una industria que demanda cada vez más capacidad y duración, algo que con el litio ya es hoy día muy complicado de conseguir.

Otro elemento muy en liza para conseguir la mayor capacidad posible (y el menor coste) es el grafeno. En este sentido, los investigadores del Instituto Alemán de Energía e Investigación del Clima han desarrollado hace apenas unos meses un ánodo de baterías basado en una capa base de grafito que permite triplicar la capacidad de una batería de un coche eléctrico así como minimizar los tiempos de carga, posiblemente la quimera de cualquier usuario de un coche eléctrico. Hasta ahora, los ciclos de carga rápidos reducían la durabilidad de las baterías, pero los ánodos mejorados con antimonio y estabilizados con grafito permitieron a los investigadores conservar el 77% de la capacidad energética inicial tras 1.000 ciclos de carga y descarga. La producción de este tipo de ánodos lejos de ser compleja es fácil y rentable, permitiendo a las baterías de litio aumentar su duración gracias a una mayor densidad de energía y un tiempo de recarga muy breve.