Las baterías de litio se componen fundamentalmente, además del propio litio, de materiales como el níquel, cobalto o hierro (en el caso de las baterías LFP). Hay un material común a todas ellas: el grafito, que se utiliza en el ánodo de todas ellas. Pero hay otro material que le puede sustituir con mejores prestaciones: el silicio.
Hay varias compañías trabajando en los ánodos de silicio y la última que acaba de presentar resultados positivos en este sentido ha sido HPQ Silicon a través de su filial Novacium.
Los resultados de Novacium hablan de una mejora significativa respecto a las baterías con ánodos de grafito: hasta un 40% más capacidad energética en comparación con las baterías con ánodos fabricados íntegramente con grafito. También es considerablemente mejor que las generaciones anteriores de baterías con silicio de la propia compañía.
Las pruebas se han llevado a cabo con baterías de ion-litio tipo 18650, fabricadas con una mezcla de grafito y silicio de tercera generación de Novacium (llamado Novacium GEN3).
Después de 100 ciclos de carga y descarga, las baterías con ánodo de silicio tuvieron un 26% más capacidad energética que la primera generación de estas mismas baterías y un 15% superior al compuesto de segunda generación.
En comparación con las baterías convencionales de grafito, las de silicio mostraron un 40% más capacidad energética después de los 100 ciclos de carga y descarga. Esto se debe a la mayor densidad energética que ofrece el silicio: entre tres y cuatro veces más energía por unidad de volumen en comparación con el grafito. Un átomo de silicio puede alojar aproximadamente 4,4 átomos de litio, mientras que el grafito sólo 1. La densidad energética volumétrica del silicio oscila entre 2000-3000 mAh/cm³, frente a los alrededor de ~800 mAh/cm³ del grafito. Además, el silicio es el segundo elemento más abundante en la corteza terrestre, después del oxígeno.
Además, se degradan muy poco: después de los 100 ciclos de las pruebas de carga y descarga. Las baterías 18650 fabricadas con silicio retuvieron el 98,8% de su capacidad original, disminuyendo de 3.883,0 mAh a 3.838,2 mAh, frente al 99,2% de las baterías de grafito que tuvieron como referencia. Esta diferencia de menos del 0,5 % es "muy mínima" y se encuentra dentro del margen de error de las mediciones. A efectos prácticos, se puede considerar una degradación prácticamente igual y muy baja en cualquier caso.
"Nuestro material se integra perfectamente en los procesos de fabricación existentes, lo que permite a los fabricantes adoptar estos materiales de ánodo de baterías de vanguardia sin la necesidad de realizar costosas modificaciones o revisiones", dijo Bernard Tourillon, presidente y director ejecutivo de HPQ Silicon y Novacium SAS. "Estos avances no solo agilizan la producción, sino que también aceleran la adopción generalizada de baterías de alto rendimiento basadas en silicio, lo que establece un nuevo estándar en la industria".
Aunque todavía no se han implantado a gran escala, las baterías son silicio no están lejos. Mercedes-Benz ya ha anunciado que utilizará esta tecnología a partir de 2025. La estrenará la próxima generación de sus coches eléctricos, que gracias a esta mayor densidad energética se beneficiarán de unas baterías con más autonomía (o más pequeñas y ligeras que las actuales a igualdad de autonomía).
