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Con el fuerte desarrollo de los dispositivos electrónicos portátiles, es cada vez más importante poder aumentar la capacidad energética y el ciclo de vida de las baterías de litio que se utilizan hoy.
 

El silicio es un material de ánodo interesante para estas baterías ya que se caracteriza por un bajo potencial de descarga y posee una capacidad de carga teórica de entre las más elevados (4,2 Ah/g), diez veces más importante que el mejor de los ánodos de grafito existentes y bastante mejor que el de algunos nitruros u óxidos. No obstante, la utilización del silicio tropieza con una dificultad principal que resulta de un fuerte cambio de volumen del material en las fases de inserción y extracción del litio, que se equilibra por una fuerte degradación de la película de silicio que conduce a la pérdida del contacto eléctrico con el colector de corriente.

Recientes trabajos pusieron de manifiesto que eran posibles mejoras utilizando en el ánodo no materiales masivos, sino materiales nanoestructurados, a base de carbono, o de óxidos de cobalto, estaño o también titanio. Desde este punto de vista, un equipo de la Stanford University (California) acaba de proponer otro enfoque que consiste en utilizar un ánodo hecho de nanohilos de silicio establecidos sobre el colector de corriente metálico. Estos nanohilos se forman directamente sobre el electrodo en acero por el método clásico de crecimiento vapor-líquido-sólido (VLS) y promueven perpendicularmente la superficie para constituir una especie de bosque. Esta geometría es muy favorable ya que los nanohilos pueden crecer en diámetro y alargarse sin romperse, y evacuar fácilmente la dificultad asociada a la incorporación del litio. Además, cada nanohilo se conecta directamente al colector, de modo que todos los nanohilos contribuyan al transporte de carga, que se hace en un material homogéneo, por lo tanto con una mejor eficacia que en las estructuras hechas de nanoparticulas.

El equipo realizó un estudio detallado del comportamiento eléctrico y la estructura de este ánodo de nanohilos de silicio durante ciclos de inserción y extracción de litio. Los resultados obtenidos son muy prometedores, las capacidades de carga medidas se aproximan a los valores teóricos para el silicio y la degradación de los resultados sobre múltiples ciclos permanecen muy limitados.

 

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Stanford News Service.