Las baterías de iones de litio, actualmente las más comunes en vehículos eléctricos, están alcanzando sus límites en cuanto a densidad energética. Para mejorar esta tecnología, investigadores y fabricantes están explorando la posibilidad de cambiar los materiales del ánodo con el objetivo de lograr avances significativos en la autonomía de estos vehículos.
El uso de silicio en el ánodo presenta un potencial notable para aumentar la densidad energética de las baterías. En comparación con el grafito, material actualmente utilizado en los ánodos, el silicio tiene una capacidad de almacenamiento de energía considerablemente mayor, lo que permitiría, a nivel de celda, casi duplicar la densidad de energía. Este cambio podría traducirse en una autonomía significativamente mayor para los vehículos eléctricos, una ventaja muy valorada en el mercado actual.
La nueva batería de Prologium
En colaboración con el grupo alemán FEV, la empresa taiwanesa ProLogium ha presentado su nuevo sistema de baterías con un ánodo 100% de silicio. Una tecnología presentada recientemente en el reciente Salón del Automóvil de París, donde se destacó su potencial para su uso en vehículos eléctricos.
La batería promete una densidad energética y una velocidad de carga o que podría cambiar las reglas del mercado. "Nuestra tecnología aborda desafíos clave de la industria del vehículo eléctrico y ofrece una alternativa que impulsa el sector hacia adelante", afirma Vincent Yang, fundador y presidente de ProLogium.
La incorporación del silicio no solo beneficia a las celdas tradicionales de iones de litio, sino también a otras variantes como las baterías de litio ferrofosfato (LFP), mejorando su capacidad de almacenamiento y reduciendo la brecha respecto a las celdas de níquel-manganeso-óxido de cobalto (NMC).
300 kilómetros en cinco minutos de carga y más….
La batería de Prologium no solo supera a las tradicionales de iones de litio en densidad energética, sino que también permite tiempos de carga ultrarrápidos que facilitan los viajes largos reduciendo el tiempo de espera en estaciones de carga. Según las pruebas realizadas por TÜV Rheinland, la batería puede pasar del 5% al 60% de carga en solo cinco minutos, y alcanzar el 80% en ocho minutos y medio. Esta mejora reduce los tiempos de espera hasta en un 83.3%, y podría aliviar la presión sobre las estaciones de carga, que aún son limitadas en número.
Otra ventaja de la batería de Prologium es que es capaz de reducir el peso del vehículo en unos 300 kilogramos, aumentando la eficiencia energética y la autonomía. Esta ligereza ayuda a mejorar la experiencia de conducción y, al mismo tiempo, contribuye a reducir las emisiones de carbono y el coste inicial del vehículo. Dmitry Belov, científico jefe de ProLogium, destacó que este avance representa un salto adelante en la densidad energética y en la velocidad de carga, dos factores que han posicionado a ProLogium en un lugar competitivo en la industria desde 2023.
Otro de los beneficios de la batería de ánodo de silicio al 100% de ProLogium es su diseño modular. Esta característica no solo facilita el mantenimiento y las reparaciones de la batería, sino que también hace más sencillo el reciclaje de las celdas, lo que a su vez reduce los costes de mantenimiento y podría aumentar el valor de reventa de los vehículos eléctricos usados.
Sin embargo, el silicio en el ánodo conlleva desafíos técnicos importantes. Su principal inconveniente es la rápida degradación, que afecta negativamente la vida útil de la batería. Esto ocurre porque el silicio experimenta grandes cambios de volumen durante los ciclos de carga y descarga, lo que provoca el desgaste del electrolito y del litio, generando tensiones mecánicas que reducen la conductividad eléctrica e iónica. Para mitigar estos efectos, se están desarrollando soluciones innovadoras, como el aumento de la porosidad en los ánodos y la incorporación de aditivos electrolíticos y redes conductoras que favorecen una mayor durabilidad.
El uso del silicio también ayuda a disminuir el riesgo de formación de dendritas, un problema común que afecta la vida útil y seguridad de las baterías de litio. Además, las adaptaciones en los ánodos de silicio permiten una mayor capacidad de carga rápida y un mejor rendimiento a bajas temperaturas, características muy demandadas en el sector de los vehículos eléctricos.
Los ánodos de silicio representan una solución prometedora para mejorar la densidad energética y la eficiencia de carga de las baterías de litio, abriendo la puerta a baterías de mayor rendimiento y autonomía. Por ahora, la empresa taiwanesa ha adelantado que sus baterías están listas para salir de la fase de I+D y entrar en el mercado. Para ello, ProLogium se ha asociado con FEV, con miras a iniciar la fabricación de estas baterías en un futuro cercano.