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Cambio Climático

El carbono de diseño permite alargar la vida de las baterías

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Los ánodos de carbono nanoestructurado de Energ2 pueden aumentar la capacidad de almacenaje de las baterías de ion-litio en un 30 por ciento.

  • por Martin Lamonica | traducido por Lía Moya (Opinno)
  • 17 Abril, 2013

EnerG2, una start-up con sede en Seattle (Estados Unidos) ha desarrollado un ánodo de carbono que mejora significativamente la capacidad de almacenamiento de las baterías de ión-litio sin que haga falta rediseñarlas o cambiar sus procesos de fabricación.

Las baterías con una mayor densidad energética podrían dar una mayor autonomía a los vehículos eléctricos con cada carga. También permitirían la creación de aparatos electrónicos más ligeros y finos. Por esto, muchos fabricantes de baterías avanzadas buscan mejorar la capacidad de almacenaje con nuevos materiales y productos químicos.

EnerG2 anunció la semana pasada que su ánodo de carbono sintético aumenta la capacidad de almacenaje de las baterías de ión-litio hasta un 30 por ciento. El ánodo es el electrodo con carga negativa de la batería, el que atrae los electrones mientras esta se descarga. La empresa ha empezado a producir su ánodo, que espera que interese a los fabricantes de baterías de ión-litio.

La tecnología de la empresa, desarrollada originalmente en la Universidad de Washington (EE.UU.), es un proceso para crear carbono con propiedades concretas. Sus primeros productos fueron baterías de plomo-ácido y componentes para ultracapacitadores, dos mercados relativamente pequeños comparados con el de las baterías de ión-litio.

El nuevo ánodo de EnerG2 para baterías de ión-litio está hecho con una forma del carbono en la que los átomos tienen una estructura desorganizada y amorfa, comparada con la estructura cristalina del grafito, el material que se suele usar para fabricar ánodos. El denominado "carbono duro" de EnerG2 puede almacenar un 50 por ciento más de energía por área sobre su superficie que el grafito.

Los ánodos de carbono duro tienden a perder capacidad de almacenaje cuando las baterías se cargan por primera vez. EnerG2 ha sido capaz de diseñar un ánodo con un nivel de pérdida aceptable para los fabricantes de baterías, según su director ejecutivo, Rick Luebbe.

El proceso de la empresa consiste en controlar las reacciones químicas que tienen lugar cuando el carbono crudo se convierte en el producto final Eso significa que puede optimizar la superficie, el tamaño y la densidad de poros del carbono para distintas aplicaciones.

Hacer ingeniería con materiales sintéticos en vez de trabajar con fuentes orgánicas suele ser más caro, pero Luebbe afirma que fabricar el nuevo ánodo es relativamente sencillo, así que acaba costando más o menos lo mismo que los existentes.

El carbono duro cuesta alrededor de un 20 por ciento más que el grafito, explica Luebbe. Por lo tanto es poco probable que el material de EnerG2 atraiga a las empresas fabricantes baterías de ión-litio para vehículos eléctricos, explica Cosmin Laslau, analista de Lux Research. Pero las empresas que hacen baterías para electrónica de consumo quizá estén dispuestas a pagar un poco más por ahorrar espacio de batería en una tableta o un teléfono inteligente.

Hay más empresas dedicadas a conseguir mejores electrodos para baterías de ión-litio recargables. Dos empresas de baterías financiadas con capital riesgo —Envia Systems y Amprius—están desarrollando ánodos hechos con silicio, que también potencia la capacidad de almacenaje. Pero el ciclo de vida de los nuevos materiales puede ser menor que el del grafito o el carbono duro. Además, el material de EnerG2 es básicamente un sustituto perfecto para un ánodo de grafito ya existente. "No hace falta rediseñar demasiado la batería para poder usar este material", afirma Luebbe. 

EnerG2 también ha demostrado que los ánodos se pueden fabricar a gran escala. Recibió una subvención de 21 millones de dólares (unos 16 millones de euros) en 2010 para construir una fábrica en Albany, Oregón (EE.UU.) que está en funcionamiento desde principios del año pasado. Hay muchísimos materiales fantásticos para crear ánodos", explica Laslau. "La cuestión clave es si puedes escalar la tecnología de un par de gramos a toneladas métricas o miles de toneladas".

EnerG2 busca otros usos para su carbono duro. Uno podría ser almacenar gas natural a baja presión, una tecnología denominada gas natural adsorbido. Este uso serviría para aumentar la seguridad y la eficiencia energética del repostaje de vehículos movidos por gas natural, sostiene Luebbe.

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