Investigadores desarrollan tecnología para extender la vida útil de las baterías con silicio
Tiempo de lectura: 2 minutos Un equipo de científicos busca superar las limitaciones actuales de las baterías de ion-litio mediante el uso de nuevos materiales y aglutinantes con capacidad de «auto-reparación».
En plena transición energética global, la búsqueda de sistemas de almacenamiento de energía más eficientes se ha vuelto una prioridad científica y económica. En Chile, un país clave en la cadena de suministro de este recurso, la Universidad de Santiago de Chile (USACH) lidera una investigación que busca mejorar el rendimiento y la durabilidad de las baterías de ion-litio utilizando silicio.
El proyecto, encabezado por el Dr. Rudy Martín, investigador de la Facultad de Química y Biología de la USACH, se centra en optimizar el ánodo de las baterías. Actualmente, estos componentes se fabrican principalmente con carbono grafito, un material estable pero con una capacidad limitada de almacenamiento. La apuesta de la Usach es reemplazar o complementar este componente con silicio, un material capaz de almacenar hasta diez veces más energía por unidad de masa.
A pesar de su enorme potencial, el uso de silicio en la industria de baterías enfrenta un obstáculo físico: durante los ciclos de carga, cuando el litio forma una aleación con el silicio, este experimenta un cambio de volumen extremo. El material se expande y contrae de tal forma que termina por fracturarse y degradarse rápidamente, reduciendo drásticamente la vida útil de la batería.
El desafío del silicio
«El problema es que, cuando el litio forma aleación con el silicio durante la carga, este cambia mucho su volumen y eso hace que el material se deteriore«, explica el Dr. Martín. Este fenómeno impide que, hasta ahora, el silicio se integre de forma masiva en el mercado de la electromovilidad y la electrónica de consumo, donde la durabilidad es tan importante como la capacidad.
Para enfrentar esta limitación, el proyecto Fondecyt Regular recientemente adjudicado propone una solución desde la química de materiales: el desarrollo de un «pegamento especial» o aglutinante polimérico. Este componente, que representa entre un 5% y 10% de la masa del electrodo, tiene la misión de mantener unidas las partículas de silicio y, lo más innovador, poseer propiedades de auto-reparación tras los sucesivos ciclos de expansión y contracción.
Proyecciones industriales para Chile
El equipo de la USACH trabaja de manera conjunta con la Dra. Ana Montero, académica de la Universidad Tecnológica Metropolitana (UTEM), quien lidera el estudio computacional. Mediante modelación y simulación molecular, se busca comprender fenómenos invisibles al ojo humano para predecir cómo se comportarán estos nuevos materiales en condiciones reales antes de su ensamblaje en baterías tipo botón para pruebas de estrés.
Uno de los puntos más atractivos de esta propuesta es su viabilidad económica, ya que el nuevo aglutinante se utiliza en cantidades tan pequeñas que no encarecería significativamente la producción. «Con solo un gramo de aglutinante es posible fabricar alrededor de 100 baterías tipo botón. Y gracias al uso de silicio, esas 100 baterías podrían almacenar la energía equivalente a cerca de mil baterías tradicionales de carbono«, destaca el investigador.
Para Chile, este avance representa una oportunidad estratégica para dejar de ser solo un exportador de materia prima y comenzar a generar valor agregado.
