Llegan las súper baterías de grafeno

Las baterías de grafeno prometen tiempos de carga más rápidos, temperaturas más bajas, mayor seguridad y durabilidad.

Muchos consideran que el grafeno es un material con propiedades extraordinarias debido a que entre sus diversos usos se encuentra la posibilidad de utilizarlo para construir baterías más eficientes, seguras y rápidas de recargar. Incluso hoy en día, las baterías más populares son las de iones de litio y las de carga rápida, sin embargo, muchas empresas de fabricación están empezando a pensar concretamente en reemplazarlas por otras de grafeno más pequeñas y de mejor rendimiento. Aquí hay dos ejemplos importantes a este respecto:

La propuesta europea

El proyecto europeo para la construcción de una batería de grafeno futurista se llama «Graphene Flagship» y es el resultado del trabajo conjunto de investigadores: El gigante alemán Varta, el Instituto Italiano de Tecnología y BeDimensional, el spin-off de grafeno del IIT, encabezado por el profesor Vittorio Pellegrini. El trío Varta-Iit-BeDimensional ha creado prototipos de baterías que utilizan una combinación de litio, silicio y grafeno.

Los investigadores han encontrado formas de aprovechar al máximo el nuevo y prometedor estándar para las baterías de litio: el uso de silicio como ánodo. En teoría, el silicio permite aumentar la cantidad de energía disponible hasta diez veces, pero el problema es que es un material bastante delicado. De hecho, cuando la batería se descarga y recarga, el silicio se expande y se retrae y eventualmente puede incluso romperse, comprometiendo así toda la batería. Es por eso que aún no se usa en baterías comerciales o se usa en cantidades muy pequeñas.

La solución que se les ocurrió a los investigadores de Varta-Iit-BeDimensional fue insertar una cantidad mínima de grafeno en el ánodo para que la batería permaneciera estable. Como es un material bidimensional con una capa de grafito del grosor de un átomo, permite «unir» las partículas de silicio evitando su rotura. De esta manera la batería garantiza un mayor rendimiento, es decir, una cantidad de energía superior al 30% en comparación con las actuales de iones de litio y tiene una duración de al menos 300 ciclos antes de comenzar a decaer, lo que significa unos años de uso de alto nivel.

Durante los siguientes meses, los principales fabricantes de dispositivos electrónicos probarán mil de estos prototipos de baterías. De hecho, se utilizarán para el funcionamiento de una gran cantidad de pequeños objetos electrónicos, desde relojes de pulsera inteligentes hasta llaves de autos inteligentes o auriculares inalámbricos. Su aplicación más relevante quizás sea en el sector de la salud, en el uso en marcapasos, audífonos, bombas de insulina y desfibriladores.

En un futuro próximo, también se trabaja en una aplicación de baterías de litio-silicio-grafeno en el campo de la movilidad eléctrica. Uno de los principales problemas de este sector, es el de la relación peso-energía, porque actualmente, una batería de automóvil Tesla, por ejemplo, proporciona aproximadamente de 2 a 300 vatios-hora por cada kilogramo de peso. Si se cree que un litro de diésel tiene una densidad de energía de aproximadamente 20 veces mayor, esto significa que 50 litros completos equivalen a una tonelada de batería pesada. Evidentemente, esta es una brecha que hay que superar y el prometedor rendimiento superior al 30% de las baterías innovadoras de la investigación Varta-Iit-BeDimensional va precisamente en esa dirección.

En el lado americano

Real Graphene, un desarrollador de baterías con sede en EE. UU, dijo no solo que ha desarrollado una batería de litio-grafeno revolucionaria, sino que también está muy cerca de su volumen de producción para el mercado masivo.

La batería desarrollada por Real Graphene tendría varias cualidades realmente importantes, en primer lugar los tiempos de carga muy cortos. Según Samuel Gong, director ejecutivo de la compañía, su batería de 3000 mAh podría alcanzar la carga máxima en tan solo 20 minutos con un cargador de 60W, cuando normalmente toma unos 90 minutos con las baterías actuales.

Además, aunque la mayoría de las baterías de los teléfonos inteligentes no pueden soportar más de 300-500 ciclos de carga, las baterías de Real Graphene pueden durar alrededor de 1500 ciclos para la misma capacidad.

Finalmente, dado que las celdas generarían mucho menos calor, esto también garantiza una mayor seguridad durante el funcionamiento.

«El grafeno es un conductor asombroso de calor y electricidad», dijo Samuel Gong a Digital Trends. 

“Al litio no le gusta cuando lo introduces y pides mucha energía. Aplicamos el grafeno de dos formas diferentes. Lo mezclamos en la solución junto con litio, y también agregamos una capa compuesta a las celdas; funcionando como un conductor de electricidad y no genera tanto calor”. 

“Agregar una hoja de grafeno no afecta las cualidades de una célula. La hoja tiene solo uno a cinco átomos de espesor y esto no afecta en absoluto las propiedades físicas. Es fácil de fabricar porque las células pueden tener la misma forma y tamaño, pero con los beneficios inmediatos del grafeno ”, explicó Gong. 

“Si bien la celda en sí es prácticamente idéntica en tamaño, existe una diferencia de precio obvia. La estimación es que una batería Real Graphene costaría un 30% más que las baterías de litio normales actuales. Naturalmente, esto aumentaría el costo general de un teléfono, pero muchos, probablemente pagarían un poco más por una batería que se carga más rápido y no se degrada tan rápido».

Las primeras baterías Real Graphene, según Gong, serán utilizadas por las principales marcas del sector móvil dentro de un año. Mientras tanto, a la compañía estadounidense le gustaría lanzar una campaña de financiamiento colectivo para crear paquetes de baterías súper rápidas.

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