NanoGraf trabaja desde hace algunos en un nuevo material de ánodo basado en silicio, de alta densidad de energía, que tiene potencial para reemplazar a largo plazo a los ánodos basados en grafito de las baterías de iones de litio actuales. El resultado es utilizable en una amplia variedad de aplicaciones, desde productos electrónicos de consumo hasta vehículos eléctricos. Ahora, la compañía estadounidense con sede en Chicago anuncia un avance importante en esta tecnología, al haber logrado la mayor densidad de energía del mundo con sus celdas cilíndricas 18650.
El anuncio de la empresa americana afirma que sus nuevas celdas cilíndricas 18650 (18 mm de diámetro y 65 mm de alto) superan al resto de las que ofrece la industria de las baterías con este formato ya que ofrecen 810 Wh/l cuando se les somete a una carga eléctrica de 4 Ah. El amperio-hora representa la cantidad de electricidad, que en una hora, atraviesa un conductor por el que circula una corriente continua de 1 A. Se emplea para evaluar la capacidad de una batería como la cantidad de electricidad que puede almacenar durante la carga y devolver durante la descarga.
En 2019, el Consejo de Investigación Automotriz de EE.UU., un consorcio de Ford, General Motors y Stellantis, proporcionaron a NanoGraf 7,5 millones de dólares para un proyecto de investigación y desarrollo de baterías para vehículos eléctricos con una duración de 36 meses.
En 2021, NanoGraf anunció que había desarrollado una celda cilíndrica de iones de litio, también en formato 18650, de 3,8 Ah que alcanzaba ya los 800 Wh/l, lo que significa que esta última versión refleja una pequeña mejora. En su comunicado, la empresa asegura que "la mayor estabilidad y la naturaleza altamente escalable de su nueva celda de ánodo de silicio resuelve los puntos débiles de los ánodos SiOx comerciales de primera generación y ha demostrado que está lista para ser implementada en los diseños de celdas existentes manteniendo los mismo procesos de producción".
El silicio ya se usa de manera habitual en microprocesadores y sistemas de energía fotovoltaica, ya que es un material que puede contener hasta 10 veces más energía cuando se emplea en un ánodo que el grafito al que sustituye. Por eso, resolver el proceso de hinchamiento puede ayudar a los científicos a lograr hacerlas viables para los vehículos eléctricos.
Una batería de ánodo de silicio es en realidad un tipo de batería de iones de litio en la que el grafito que forma la microestructura del ánodo se reemplaza por nanotubos de silicio o un revestimiento de este material. Si bien se ha demostrado que aporta múltiples ventajas sobre los ánodos de litio y grafito ordinarios, existe el inconveniente del hinchamiento, que es necesario resolver. Este se produce porque los iones de litio penetran en el ánodo de tal manera que desplazan a los átomos de silicio, creando una "compresión del litio" y provocando que se hinche hasta tres o cuatro veces respecto a su tamaño original.
Resolviendo este problema, el silicio permite una larga vida útil y un alto almacenamiento de energía, lo que da como resultado una batería considerablemente más duradera. NanoGraf asegura que su "ánodo de silicio de sus celdas 18650 representan un paso adelante en el establecimiento de una cadena de suministro de baterías domésticas". La Ley de Reducción de la Inflación de Biden apoya la instalación de componentes clave de baterías en los EE. UU. Francis Wang, director ejecutivo de NanoGraf afirma que esta es "una oportunidad histórica para la innovación tecnológica de los productos de NanoGraf.