Las baterías de silicio y carbono han irrumpido en los teléfonos móviles con un propósito: catapultar su autonomía

La electrificación progresiva en la que se ha embarcado la industria automovilística en algunos países industrializados está incentivando la investigación en nuevas tecnologías para baterías. No obstante, de este esfuerzo no se están beneficiando solo los coches eléctricos; los dispositivos electrónicos también están sacando partido a unas innovaciones que prometen mejorar la experiencia que disfrutamos los usuarios.

Precisamente una de estas innovaciones acaba de llegar al mundo de los teléfonos móviles, y lo ha hecho de la mano de Honor. Esta compañía china nos ha sorprendido durante su presentación en el Mobile World Congress que se está celebrando en Barcelona al anunciar que tiene preparada la primera batería de silicio y carbono de esta industria. Esta es su promesa: esta tecnología incrementa la densidad de energía un 12,8% frente a las baterías convencionales con ánodo de grafito.

Las baterías de silicio y carbono nos prometen más energía en el mismo espacio

Para entender qué mejoras nos propone esta tecnología de baterías nos viene muy bien repasar brevemente cómo funciona una batería de iones de litio como la que podemos encontrar en cualquiera de nuestros dispositivos electrónicos. Antes de meternos en harina, un apunte: esta última tecnología, la de las baterías de iones de litio, apenas tiene margen para continuar desarrollándose. Esta es, precisamente, la razón por la que se está haciendo un esfuerzo importante en investigación que persigue sortear sus limitaciones introduciendo nuevos ingredientes en la receta.

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Vamos allá. Cada una de las celdas de las baterías de iones de litio está  conformada por dos electrodos metálicos o de un material compuesto que están sumergidos en un líquido conductor. Este último componente es el electrolito, y habitualmente utiliza una sal de litio que contiene los iones que son necesarios para propiciar la reacción química reversible que tiene lugar entre el cátodo y el ánodo, que son los electrodos (un ion es un átomo o una molécula que tiene una carga eléctrica global no neutra, por lo que es positiva o negativa).

Como acabamos de ver, el cátodo y el ánodo son los electrodos de las baterías, y esto significa, sencillamente, que son conductores eléctricos que están en contacto con un elemento no metálico de un circuito. En el caso de las baterías ese elemento no metálico es el electrolito, que podemos definir como una sustancia que contiene iones, y que, por esta razón, actúa como un conductor eléctrico.

La liberación de la energía eléctrica se produce gracias a un fenómeno conocido como reacción redox (reducción-oxidación), que es un proceso químico en el que un conjunto de electrones viaja de un elemento a otro, alterando su estado de oxidación. En nuestras baterías el cátodo es el elemento que sufre la reacción de reducción, y, por tanto, recibe electrones y reduce su oxidación. Y el ánodo es el electrodo que hace todo lo contrario, es decir, pierde electrones, y, por esta razón, se incrementa su oxidación.

Uno de los materiales que algunos grupos de investigación proponen utilizar en la fabricación de los electrodos es el borofeno. Se sintetiza a partir del boro, que es un semiconductor, y es más duro y flexible que el grafeno. Sin embargo, aunque sus propiedades fisicoquímicas lo colocan como un candidato ideal para la producción de baterías aún queda mucha investigación por hacer. El silicio y el carbono, sin embargo, son dos elementos químicos perfectamente conocidos desde hace décadas, por lo que su introducción en la fórmula de las baterías es más sencilla.

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Lo que nos proponen las nuevas baterías que ha preparado Honor es, sencillamente, reemplazar el ánodo de grafito utilizado habitualmente en las baterías de iones de litio por un ánodo de silicio y carbono. El ingrediente clave en esta nueva receta es el silicio debido a que sus propiedades fisicoquímicas permiten al ánodo almacenar una mayor cantidad de iones de litio. De hecho, cada átomo de silicio puede enlazarse con cuatro iones de litio, de manera que las baterías de iones de litio con ánodo de silicio y carbono pueden almacenar en teoría hasta diez veces la carga de las baterías con ánodo de grafito.

Suena bien. Tan bien, de hecho, que otras industrias también están buscando la forma de introducir esta tecnología en sus baterías. Una de ellas es la industria del automóvil, y algunas marcas, como Porsche, están realizando inversiones multimillonarias en estas nuevas baterías con ánodo de silicio y carbono con el propósito de incrementar drásticamente la autonomía de sus coches eléctricos. La teoría nos invita a esperar la llegada de estas baterías a los smartphones de Honor con un optimismo razonable, aunque cuando estén en nuestras manos tendremos que comprobar si realmente cumplen lo prometido antes de darlo por hecho.

Imagen de portada: Tyler Lastovich