Investigadores de la Universidad de Finlandia Oriental han desarrollado un nuevo material híbrido de micropartículas de silicio mesoporoso y nanotubos de carbono que pueden mejorar el rendimiento del silicio en las baterías de iones de litio. Los avances en la tecnología de las baterías son esenciales para el desarrollo sostenible y para lograr la neutralidad climática.

Los estados y las empresas de todo el mundo buscan ansiosamente tecnologías nuevas y sostenibles para lograr la neutralidad climática en todos los sectores de la sociedad, que van desde el transporte y la producción de consumibles hasta la producción de energía. Una vez que se produce energía verde, debe almacenarse antes de que pueda usarse en aplicaciones portátiles. En este paso, La tecnología de baterías juega un papel esencial para hacer del consumo de energía verde una alternativa viable.

En el futuro, El silicio reemplazará gradualmente al carbono como material del ánodo en las baterías de iones de litio (LIB). Este desarrollo está impulsado por el hecho de que la capacidad del silicio es diez veces mayor que la capacidad del grafito, que se utiliza hoy en día como material de ánodo en LIB. El uso de silicio en el ánodo permite incluso duplicar la capacidad de la celda total de la batería. Sin embargo, El silicio se enfrenta a serios desafíos en la tecnología de las baterías debido a sus inestables propiedades materiales. Es más, Hasta ahora no se dispone de tecnología para producir ánodos viables únicamente a partir de silicio.

Para minimizar el efecto reductor de las altas tasas de carga sobre la capacidad de los ánodos de silicio, Investigadores de la Universidad de Finlandia Oriental han desarrollado un material híbrido de micropartículas de silicio mesoporoso (PSi) y nanotubos de carbono (CNT). Según los investigadores, el material híbrido debe realizarse mediante la conjugación química de PSi y CNT con la polaridad correcta para no obstaculizar la difusión de iones de litio en silicio. Con el tipo correcto de conjugación, también se mejoró la conductividad eléctrica y la durabilidad mecánica del material. Más lejos, Las micropartículas de PSi utilizadas en el material híbrido se produjeron a partir de ceniza de cáscara de cebada para minimizar la huella de carbono del material del ánodo y respaldar su sostenibilidad. El silicio se produjo mediante un sencillo proceso de reducción magnesiotérmica aplicado a los fitolitos que son estructuras de sílice porosa amorfa que se encuentran en abundancia en la ceniza de la cáscara. Los hallazgos fueron publicados en Informes científicos y Materiales Química y Física .

Próximo, los investigadores tienen como objetivo producir un ánodo de silicio completo con un electrolito sólido para abordar los desafíos relacionados con la seguridad de los LIB y la interfaz inestable del electrolito sólido (SEI).

"El progreso de la investigación LIB es muy emocionante, y queremos contribuir al campo con nuestro know-how relacionado con estructuras mesoporosas de silicio. Ojalá, la UE invertirá más en la investigación básica de baterías para preparar la ola de baterías de alto rendimiento y respaldar la competitividad de Europa en este campo. La hoja de ruta de Battery 2030+ sería esencial para respaldar este progreso, "dice el profesor Vesa-Pekka Lehto de la Universidad de Finlandia Oriental.