Los nanocristales en las baterias

El uso de las baterías recargables de ión-litio está hoy en día muy extendido. Las baterías de este tipo suministran energía a máquinas muy variadas, desde automóviles eléctricos hasta smartphones ; estas baterías son el medio de almacenamiento preferido cuando se necesita proporcionar una gran cantidad de energía ocupando un espacio pequeño y pesando poco.

En la actualidad, científicos de todas partes del mundo están trabajando en el desarrollo de una nueva generación de tales baterías, que se caracterizará por sus notables mejoras en el funcionamiento.

El equipo de Maksym Kovalenko, del Laboratorio de Química Inorgánica en el Instituto Federal Suizo de Tecnología de Zúrich (también conocido como Escuela Politécnica Federal de Zúrich o ETH Zúrich), y de los Laboratorios Federales Suizos de Ciencia y Tecnología de los Materiales (EMPA, también conocidos como Instituto EMPA) ha desarrollado ahora un nanomaterial que permite que se pueda almacenar mucha más energía en las baterías de ión-litio.

El nuevo nanomaterial está compuesto por diminutos cristales de estaño que se despliegan en el polo negativo de las baterías (el ánodo). Al cargar las baterías, los iones del litio son absorbidos en este electrodo, y durante la descarga se liberan de nuevo. Cuanto mayor sea la cantidad de iones de litio que los electrodos puedan absorber y liberar, o cuanto mejor pueda la batería “respirar”, por así decirlo, más energía podrá almacenarse en ella.

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El estaño es el elemento ideal para esto: cada átomo de estaño puede absorber por lo menos cuatro iones de litio. Sin embargo, el desafío es lidiar con el cambio de volumen de los electrodos de estaño; los cristales de estaño se vuelven tres veces más grandes si absorben muchos iones de litio, y se encogen de nuevo cuando los liberan.

A fin de afrontar el desafío, los científicos recurrieron a la nanotecnología: Produjeron nanocristales de estaño mucho más diminutos, y agregaron una gran cantidad de ellos a una matriz de carbono permeable, porosa y conductora. De un modo que, en concepto, es muy similar a como una esponja puede absorber el agua y liberarla de nuevo, un electrodo construido de esta manera absorbe los iones de litio mientras se carga, y los libera al descargarse. Si el electrodo estuviera hecho de un bloque de estaño compacto, esto sería prácticamente imposible.

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