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Baterías de silicio recargables.

Baterías de silicio recargables

Créditos de las imagenes: technion press room.

Un equipo de investigadores de Israel ha desarrollado una prueba de concepto para una nueva batería de silicio recargable, así como su diseño y arquitectura que permite que el Si se descargue y cargue de forma reversible.

Dirigido por el profesor Yair Ein-Eli, el equipo demostró a través de trabajos experimentales sistemáticos del estudiante Alon Epstein y estudios teóricos del Dr. Igor Baskin, que el Si se disuelve durante el proceso de descarga de la batería y al cargar, se deposita Si elemental.

Se lograron varios ciclos de descarga-carga, utilizando ánodos de oblea de Si tipo n fuertemente dopados y electrolitos líquidos iónicos basados ??en híbridos especialmente diseñados, adaptados con haluros (bromo y yodo), que funcionan como cátodos de conversión.

Este avance podría allanar el camino hacia un enriquecimiento de las tecnologías de batería disponibles en la tecnología de almacenamiento de energía, brindando tranquilidad en el mercado cada vez mayor y la demanda de baterías recargables.

Desarrollos que conducen a este avance.

El aumento de la demanda de fuentes de energía sostenibles llevó a la comunidad científica a centrarse en la investigación de baterías capaces de almacenar energía a gran escala de una manera manejable y fiable.

Además, se espera que la creciente demanda de la industria de vehículos eléctricos, que se basa principalmente en la tecnología actual de baterías de iones de litio (LIB), ejerza presión sobre la producción actual de litio y la desvíe del uso más generalizado como productos electrónicos de consumo portátiles.

Actualmente, ninguna tecnología ha demostrado ser lo suficientemente competitiva como para desplazar a las LIB.

Los metales y elementos capaces de entregar multielectrones durante su proceso de oxidación han sido el foco de atención de la comunidad investigadora durante mucho tiempo debido a sus altas densidades de energía específica asociadas.

El magnesio, el calcio, el aluminio y el zinc recibieron mucha atención como posibles materiales anódicos con diversos niveles de progreso.

Sin embargo, ninguno ha logrado revolucionar la industria del almacenamiento de energía más allá de las LIB, ya que todos estos sistemas sufren de un rendimiento cinético deficiente a la falta de estabilidad de la celda y, por lo tanto, queda mucho por explorar.

Baterías de silicio recargables

El silicio (Si), como el segundo elemento más abundante en la corteza terrestre (después del oxígeno), quedó relativamente inexplorado a pesar de una alta densidad de energía de 8,4 kWh kg-1 a la par con Li metálico 11,2 kWh kg-1.

El Si posee una pasivación superficial estable, baja conductividad (dependiendo de los niveles de dopaje) y hasta ahora no se ha informado de una química de celda recargable establecida que comprenda Si elemental como ánodo activo, fuera del ánodo de aleación LIB.

En la última década, varias publicaciones (iniciadas originalmente en 2009 por el Prof. Ein-Eli) informaron sobre la incorporación de ánodos activos de Si en diseños de baterías de aire primarias no recargables.

Por lo tanto, a pesar de su gran abundancia y facilidad de producción, la posibilidad de usar Si como un ánodo recargable multivalente activo nunca se exploró, hasta el reciente avance del equipo.

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