Pregúntele a un usuario regular de teléfonos inteligentes cómo le gustaría ver que los dispositivos mejoren, y es una apuesta segura que una mayor duración de la batería estaría cerca de la parte superior de la lista. Las baterías hechas con ánodos de silicio podrían ayudar a impulsar eso, y ahora un equipo de la Universidad de California en Riverside (UCR) ha demostrado que estas baterías también pueden ser amigables con el medio ambiente, al obtenerse de botellas de vidrio destinadas al montón de chatarra.
Las baterías de iones de litio alimentan todo, desde teléfonos inteligentes hasta vehículos eléctricos, y convencionalmente están hechos con un cátodo de litio y un ánodo de grafito. Pero a pesar de lo útil que ha sido esta configuración a lo largo de los años, se ha llegado al tope de su eficiencia, lo que ha llevado a los investigadores a buscar en nuestro viejo amigo el silicio como un ánodo alternativo.
Si bien tienen el potencial de almacenar hasta 10 veces más energía que el grafito, los ánodos de silicio no son tan duraderos, con la expansión y contracción que con el uso regular se produce al agrietar el material y desgastarlos mucho más rápido. Trabajos anteriores han encontrado que triturar el silicio primero ayudó a superar ese problema.
Con la durabilidad abordada, la investigación del equipo de UCR ha encontrado una nueva fuente de silicio para producir baterías: botellas de vidrio descartadas. Los investigadores no son ajenos al uso de materiales inusuales como ánodos: en el pasado, han incursionado en recetas con arena y champiñones.
Ahora han demostrado que el dióxido de silicio se puede escurrir de las botellas de vidrio, lo que las salva del destino de obstruir los vertederos. Primero, las botellas se trituran y se muelen hasta formar un polvo fino y blanco. Luego, el dióxido de silicio se reduce a silicio nanoestructurado con la ayuda de magnesio caliente y, finalmente, esas nanopartículas se recubren en carbono, lo que las hace más estables y mejora su capacidad de almacenamiento de energía.
Cuando se probaron en baterías de celda de más de 400 ciclos, los ánodos de silicio a base de botella demostraron una capacidad de aproximadamente 1.420 mAh / g (miliamperios por gramo), una gran mejora con respecto a las capacidades de almacenamiento de los ánodos de grafito, que normalmente manejan unos 350 mAh / gramo.
“Comenzamos con un producto de desecho que se dirigía al vertedero y creamos baterías que almacenaban más energía, cargaban más rápido y eran más estables que las baterías de monedas comerciales”, dice Changling Li, autor principal del estudio.
“Por lo tanto, tenemos candidatos muy prometedores para las baterías de iones de litio de próxima generación”.
Los investigadores dicen que el proceso es viable, gracias a la reacción química de bajo costo y al hecho de que cada frasco de vidrio puede crear suficiente nanosilicio para hacer cientos de pilas de botón. El equipo ha presentado una patente para comercializar el proceso y los productos. El estudio fue publicado en la revista Scientific Reports, y el proceso se describe en el siguiente video. Fuente: Universidad de California, Riverside
