Uno de los próximos grandes saltos que van a dar las baterías de litio a nivel tecnológico es la llegada del ánodo de silicio. Estamos en un momento en el que pequeños cambios en la composición química de las baterías de iones de litio significa un gran avance en cuanto a las prestaciones que pueden ofrecer. Y sí, todas las miradas están puestas en las baterías de estado sólido; pero hasta que llegue, que ocurrirá a partir del año 2025, vamos a ir viendo novedades como las baterías de ánodo de silicio. Y las ventajas que aporta no son pocas, empezando por el hecho de que pueden ofrecer una densidad energética hasta 10 veces superior a las actuales.
Ahora mismo, las baterías de litio convencionales están utilizando ánodos de grafito; en algunos casos se utiliza un pequeño porcentaje de silicio, hasta un 10% en el mejor de los casos, pero las investigaciones llevan años apuntando hacia concentraciones mayores cada vez. ¿Por qué? Porque las baterías con ánodo de silicio pueden alcanzar una densidad energética de hasta diez veces más que un ánodo de grafito. Esto quiere decir que, manteniendo el mismo peso de batería, se puede conseguir una capacidad de almacenamiento energético hasta diez veces mayor. Hablamos en términos de densidad gravimétrica, aunque en términos de volumen implica también una mejora sustancial frente a las prestaciones de una celda típica con ánodo de grafito.
Más densidad energética y cargas más rápidas gracias a las baterías con ánodo de silicio
Otra de las grandes ventajas que están a punto de aportar las baterías con ánodo de silicio está en los sistemas de carga rápida, porque aceptan más potencia que las celdas convencionales basadas en grafito. Retomando lo relativo a la densidad energética, Sila Nanotechnologies ya ha anunciado una mejora de hasta el 40% para alcanzar cifras en torno a los 800 Wh/L. Y esto puede permitir el desarrollo de coches eléctricos con más autonomía, o bien mantener las cifras de autonomía actuales y utilizar paquetes de batería más pequeños. Es decir, que puede llevarnos a coches eléctricos más baratos, en tanto que la batería supone entre un 40% y un 50% del coste total del vehículo.
De momento ya hay varios fabricantes como Porsche y Mercedes-Benz –con el EQG- que han anunciado que próximamente lanzarán coches eléctricos con batería de ánodo de silicio. Es una de las ‘tecnologías puente’ que se van a utilizar hasta que comiencen a llegar y generalizarse las baterías de electrolito semisólido en primer lugar y, no mucho más adelante, las baterías de estado sólido. No solo por las mejoras que supone en términos de densidad energética, sino también porque ofrecen rendimientos de carga mucho mejores, con tiempos más cortos para recargar la batería de manera parcial y por completo.
De hecho, algunos de los datos disponibles apuntan a apenas 10 minutos para una carga completa y poco más de 5 minutos para una carga del 80%. Ya sabemos que hasta este porcentaje las cargas suelen ser muy rápidas, pero a partir de ahí se reduce de manera considerable la velocidad de carga para minimizar la degradación de la batería a largo plazo. Y en este aspecto las baterías de ánodo de silicio también tienen mucho que decir, porque algunas pruebas ya han demostrado que después de más de 1.000 ciclos completos de carga y descarga estas baterías pueden mantener más del 90% de su capacidad de carga.
Y por supuesto hay que recordar que el silicio es el segundo material más abundante en la corteza terrestre, solo por detrás del oxígeno. Y esto no quiere decir otra cosa más que puede ayudar a reducir los costes de las baterías de los coches eléctricos de una manera destacable. De hecho, hay muchas investigaciones que se basan en extender la utilización del silicio a diferentes componentes de la batería partiendo sobre la base de la celda.
