{"id":134633,"date":"2020-12-04T12:55:28","date_gmt":"2020-12-04T11:55:28","guid":{"rendered":"http:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/?p=134633"},"modified":"2020-12-04T12:55:28","modified_gmt":"2020-12-04T11:55:28","slug":"silicio-nanoestructurado-para-la-nueva-generacion-de-baterias-ion-litio","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/2020\/12\/04\/134633","title":{"rendered":"Sil\u00edcio nanoestructurado para la nueva generaci\u00f3n de bater\u00edas i\u00f3n litio"},"content":{"rendered":"

Autor: Juan Jos\u00e9 Vilatela Garc\u00eda. IMDEA Materiales<\/strong><\/p>\n

Cuando un estudiante actual de bachillerato compre su primer coche nuevo, ser\u00e1 con toda certeza el\u00e9ctrico. Y gran parte de la electricidad que use para cargarlo vendr\u00e1 de enormes sistemas de bater\u00edas que formar\u00e1n parte integral de la red el\u00e9ctrica e ir\u00e1n reemplazando a las plantas de gas natural. Esta electrificaci\u00f3n durante la pr\u00f3xima d\u00e9cada ser\u00e1 posible a trav\u00e9s de nuevas bater\u00edas con mayor capacidad de almacenamiento y menor costo. El proceso desarrollado por IMDEA Materiales va en esa direcci\u00f3n. Abre una nueva v\u00eda para fabricar electrodos de Sillico, uno de los materiales considerados estrat\u00e9gicos para las futuras bater\u00edas en Europa.<\/span><\/p>\n

Para mantener el ritmo en el avance hacia la electrificaci\u00f3n son necesarias mejoras en las prestaciones y costos de los sistemas de almacenamiento de energ\u00eda, particularmente de las bater\u00edas de ion litio. El caso de los veh\u00edculos el\u00e9ctricos es un buen ejemplo. Es necesario aumentar la capacidad de almacenamiento para reducir el peso y aumentar el rango de los veh\u00edculos, as\u00ed como incrementar la vida \u00fatil de los bater\u00edas. Dada la complejidad de las bater\u00edas, este no es un reto menor. En el proceso de almacenamiento dentro de una bater\u00eda intervienen m\u00faltiples materiales organizados en capas, incluidos s\u00f3lidos, l\u00edquidos, conductores, aislantes, etc, cuyas propiedades est\u00e1n interrelacionadas.<\/span><\/p>\n

Dentro de todos estos materiales, el silicio ocupa un lugar especial. Es considerado el sucesor del grafito, el material usado actualmente como electrodo negativo (\u00e1nodo) en bater\u00edas de m\u00f3viles, autos, etc. Ya que el Si tiene capacidad de almacenar alrededor de 10 veces m\u00e1s carga que el grafito, no es de sorprender que el reciente anuncio de Tesla sobre su futura generaci\u00f3n de bater\u00edas incluya \u00e1nodos de silicio. Por otro lado, el silicio es uno de los elementos m\u00e1s abundantes en la tierra ya que se encuentra en la arena, rocas y en general en casi todos los minerales. El grafito natural, en cambio, escasea en Europa y est\u00e1 por lo tanto identificado como un material a reemplazar para garantizar la seguridad energ\u00e9tica de la Uni\u00f3n Europea.<\/span><\/p>\n

El gran reto para aprovechar el potencial del silicio es desarrollar m\u00e9todos escalables que permitan producirlo con la estructura adecuada para poder aprovechar la totalidad de su capacidad de almacenamiento y evitar que se degrade durante los ciclos de carga y descarga. El proceso desarrollado en IMDEA es un salto en esta direcci\u00f3n, ya que permite la fabricaci\u00f3n continua de silicio flexible, similar a un textil. Los robustez mec\u00e1nica de estos electrodos hechos al 100% de Si nanoestructurado, contrasta con los electrodos tradicionales en forma de polvos que requieren adhesivos reforzantes y soportes met\u00e1licos. En el ejemplo en la imagen abajo se muestran cintas de nanohilos de Silicio, similares a textiles.<\/span><\/p>\n

\"\"<\/a><\/p>\n

Como signo distintivo de esta tecnolog\u00eda es la combinaci\u00f3n de altas prestaciones y un proceso de manufactura industrializable. As\u00ed ha sido reconocido por el Consejo Europeo de Investigaci\u00f3n, que ha otorgado un proyecto al grupo para acelerar su desarrollo. Gracias al proyecto Europeo el equipo est\u00e1 avanzando en la demostraci\u00f3n de las propiedades de estos electrodos y la escalabilidad del proceso de fabricaci\u00f3n. Desde mediados de 2020 el equipo mantiene reuniones con empresas de la cadena de producci\u00f3n de bater\u00edas, incluidos productores de materiales, integradores de bater\u00edas y usuarios finales en el sector automoci\u00f3n. Esta iniciativa cuenta adem\u00e1s con una asesora en transferencia tecnol\u00f3gica asignadas por la Comisi\u00f3n Europa, y apoyo de uno de los mayores expertos nacionales en gesti\u00f3n de proyectos de I+D industriales.<\/span><\/p>\n

Referencias<\/strong><\/p>\n

Richard S. Sch\u00e4ufele, Miguel Vazquez-Pufleau, Juan J. Vilatela – Tough sheets of nanowires produced floating in the gas phase. materials horizons 7, 2978-2984, 2020. DOI: 10.1039\/D0MH00777C<\/p>\n

Contacto<\/strong><\/p>\n

Juan Jos\u00e9 Vilatela, Responsable de Grupo de Nanocompuestos Multifuncionales de IMDEA Materiales\u00a0e Investigador responsable del Grupo FIMDEAM del Programa FotoArt-CM.<\/p>\n

Coordina FotoArt-CM: V\u00edctor A. de la Pe\u00f1a O\u00b4Shea, Instituto IMDEA Energ\u00eda.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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