La halloysita reemplaza el grafito de las baterías de los coches eléctricos y resuelve un problemón
Ionic MT ha dado a conocer un nuevo método de elaboración de ánodos para baterías de iones de litio. Se trata de un material elaborado con silicio que permite sustituir el grafito y mejorar el rendimiento.
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Publicado: 03/10/2022 14:00
Hace pocos días te contábamos que la industria de las baterías, incluida la de los coches eléctricos, se iba a enfrentar muy pronto a un problema grave: la escasez de grafito para producir ánodos para baterías de iones de litio.
También comentábamos que parte de la solución al problema sería que las diferentes investigaciones que se están realizando para reducir la presencia de grafito en las baterías tuvieran éxito y pudieran llevarse a la producción.
«Con nuestro enfoque, la escalabilidad es nuestra ventaja»
Pues bien, hoy nos hacemos eco del anuncio realizado por Ionic Mineral Technologies, una empresa especialista en tecnología de materiales: la utilización de halloysita, a partir de la cual puede fabricarse nanosilicio como reemplazo eficaz del grafito en los ánodos de las baterías.
Qué es la halloysita
La halloysita es una arcilla de silicato de aluminio que tiene una estructura nanotubular natural. Por sus cualidades, es la materia prima ideal a partir de la cual escalar económicamente la producción de nanosilicio.
El nanosilicio, que Ionic MT ha denominado comercialmente como Ionisil, ofrece varias ventajas con respecto a los ánodos de grafito, así como los de silicio convencional que se están estudiando actualmente, afirma Ionic MT.
«El grafito es el eslabón débil que limita el rendimiento de la batería de iones de litio. El nano-silicio es la solución escalable de referencia para los fabricantes mundiales de vehículos eléctricos», señala la empresa.
«El microsilicio convencional puede hincharse y hacer que las celdas de la batería se rompan; con nano-silicio, estos problemas se mitigan», prosigue. «Con nanosilicio, la hinchazón se mitiga y no conduce a la ruptura. Se puede reemplazar hasta el 100 % del grafito, lo que genera una batería con mayor densidad de energía y una carga significativamente más rápida».
Tabla comparativa ánodo de silicio vs. ánodo de grafito
| Ánodo de silicio | Ánodo de grafito | |
|---|---|---|
| Capacidad de carga | 3700 mAh/gramo | 372 mAh/gramo |
| Tiempo para carga del 80 % | 5 minutos | 40 minutos |
Según Ionic MT, la capacidad de carga de las baterías de iones de litio con ánodos de nanosilicio es 10 veces superior a las de grafito, Además, son 8 veces más rápidas cargando hasta el 80% del total de su capacidad.
Cómo se fabrica el Ionisil
Ionic MT afirma que utiliza un proceso simple y rentable para convertir la materia prima mineral natural en un material de inserción extremadamente poderoso que sobrealimenta las baterías de litio-silicio.
El proceso de síntesis convierte la halloysita en un material activo de silicio nanoestructurado de alta capacidad del siguiente modo:
- Utilizando equipos industriales convencionales, la alúmina de la halloysita se graba con ácido y se filtra para crear materia prima de silicio a partir de nanotubos de óxido de silicio puro. El gel de alúmina precipitado también se crea como un subproducto mineral crítico.
- Esta materia prima se somete a un proceso que convierte el polvo de óxido de silicio en polvo de metal de silicio, manteniendo su estructura nanométrica.
- Utilizando equipos industriales convencionales, este proceso se puede escalar fácilmente a decenas de miles de toneladas para abordar la demanda insatisfecha de nanosilicio.
Ventajas de los ánodos de Ionisil
Ionic TM afirma que la producción de este nanosilicio fabricado a partir de la halloysita ya cuenta con una producción escalable que llegará a las 3000 toneladas durante la segunda mitad de 2023. Además, señala las siguientes ventajas derivadas de su uso como ánodo para baterías de iones de litio:
- Mayor densidad de energía y carga más rápida para las baterías de litio, lo que redunda en una mayor autonomía y tiempos de carga más cortos.
- Los nanocables de silicio dispuestos en forma de bosque de cables permiten tolerar el hinchamiento y resistir el agrietamiento. De esta forma se extiende la vida útil de la celda hasta tal punto que los ánodos de silicio pueden convertirse en una tecnología competitiva.
- La halloysita surge de la tierra con una estructura de nanotubos 100 % natural y una cubierta de óxido de silicio. Esto significa que se puede convertir en nanosilicio con una energía significativamente menor que la mayoría de los productos de nanosilicio y se puede escalar fácilmente para producir varios miles de toneladas por año utilizando equipos industriales convencionales.
- Se produce mediante una ruta de síntesis intrínsecamente limpia y segura, utilizando materiales no tóxicos y sin emisiones de gases en su proceso de producción.
- Es producido por veteranos de la industria minera y aprovecha equipos simples y probados. El equipo y el proceso están establecidos y son fiables.
- Terceros, incluido el Laboratorio Nacional Argonne del Departamento de Energía de EE. UU., han probado y validado la eficacia de Ionisil para mejorar el rendimiento de la batería.
El nanosilicio derivado de la halloysita es, según Andre Zeitoun, fundador y director ejecutivo de Ionic TM, «un cambio de juego para la industria. Somos los primeros en aprovechar este vasto recurso natural para la cadena de suministro de vehículos eléctricos. Con nuestro enfoque, la escalabilidad es nuestra ventaja», concluye.