Divulgación: Cuando compra a través de enlaces en nuestro sitio, podemos ganar una comisión de afiliado. La tecnología de baterías de silicio ofrece ventajas de rendimiento para teléfonos inteligentes y vehículos eléctricos (VE), pero ¿a qué costo? La premisa de la nueva tecnología de baterías de silicio es que el silicio promete una mejor capacidad, mayor alcance y una carga más rápida que las baterías con ánodos de grafito tradicionales. Explico las cosas a continuación. Cómo funcionan las baterías En términos simples, una batería es un dispositivo que almacena y proporciona electricidad, y lo hace mediante reacciones electroquímicas. Hay tres componentes principales de una batería: Ánodo: El electrodo donde se produce la oxidación (pérdida de electrones) durante la descarga. Los materiales comunes para los ánodos incluyen grafito o metales. El ánodo es donde se centra gran parte del enfoque de la tecnología actual de baterías de silicio, como veremos más adelante en el artículo. Recuerde: el ánodo. Cátodo: El electrodo donde se produce la reducción (ganancia de electrones) durante la descarga. Los materiales del cátodo varían y pueden incluir metales como litio, cobalto o manganeso, según el tipo de batería.Electrolito: sustancia que permite que los iones se muevan entre el ánodo y el cátodo, facilitando el flujo de corriente eléctrica. El electrolito suele ser un líquido o un gel que contiene iones.Cuando conectas un dispositivo externo que necesita energía al circuito de la batería, los iones cargados comienzan a fluir desde el ánodo al cátodo a través del electrolito. Esto crea una diferencia de potencial y los electrones luego se mueven desde la batería hasta el dispositivo conectado, proporcionando energía.De baterías de iones de litio a baterías de silicioLas baterías de iones de litio han sido populares durante décadas. En este tipo de batería, el cátodo generalmente está compuesto de un óxido de metal de litio, como óxido de cobalto de litio o fosfato de hierro y litio. El ánodo está hecho de algún tipo de carbono, como grafito, y el electrolito es una sal de litio. Recuerda que aquí nos centramos en el ánodo.El grafito tiene un límite superior de capacidad de 372 mAh/g. Por otro lado, el silicio cristalino puro tiene una capacidad teórica de 3600 mAh/g, aproximadamente diez veces la del grafito. Por lo tanto, tiene sentido cambiar del grafito al silicio, ¿verdad? Sí, pero hay un problema: cuando se carga y se descarga, el silicio cambia de volumen. La implicación de esto es que el uso de ánodos de silicio puro provocará una hinchazón y deformación con cada ciclo de carga y descarga, y finalmente la autodestrucción. Una batería con ánodos de silicio puro fallaría. La solución es un nuevo tipo de batería que utilice un nuevo material compuesto de silicio y carbono para el ánodo. Añadir silicio al grafito aumenta la capacidad del ánodo. Actualmente, las baterías comerciales de silicio y carbono tienen una capacidad de alrededor de 550 mAh/g. El aumento de capacidad resultante es significativo para marcar una diferencia en la capacidad de la batería de los teléfonos inteligentes. Algunos llaman a este nuevo tipo de batería batería de ánodo compuesto de silicio y carbono o batería de silicio y carbono. Algunos también la llaman batería de litio y silicio. Las terminologías aún están evolucionando. Pero es el tipo de tecnología de batería de silicio más común en la actualidad en 2024 y el único en uso comercial (hasta donde yo sé). En esencia, la tecnología actual de baterías de silicio consiste en reemplazar los ánodos de grafito por ánodos a base de silicio. Pero existen otros enfoques o tipos de tecnología de baterías basadas en silicio. Echemos un vistazo a ellos rápidamente. Tipos de tecnología de baterías de silicio A continuación, se enumeran algunos de los tipos más prometedores de baterías basadas en silicio que se están desarrollando en la actualidad: Baterías de litio-silicio o silicio-carbono: como ya se mencionó anteriormente, estas baterías utilizan un compuesto de silicio-carbono como material del ánodo en lugar de grafito. El silicio tiene una capacidad específica mucho mayor (hasta 3600 mAh/g) en comparación con el grafito. Sin embargo, desafíos como la expansión del volumen durante la inserción del litio y la alta reactividad en el estado cargado han obstaculizado su adopción comercial. El ánodo compuesto de silicio-carbono utiliza pequeñas cantidades de silicio (hasta el 10% del ánodo) para mejorar el rendimiento. Este tipo de batería ya está disponible comercialmente.Baterías de silicio de estado sólido: este enfoque se basa en baterías de iones de litio, pero modificadas para utilizar un electrolito sólido, un cátodo sólido y un ánodo sólido a base de silicio. Esta tecnología de batería de silicio ofrece ventajas potenciales en términos de densidad energética y seguridad. Todavía está en fase experimental.Micropartículas de silicio encapsuladas con grafeno: este enfoque utiliza un método de encapsular micropartículas de silicio en una capa de grafeno, mejorando así la estabilidad, confinando las partículas fracturadas y mejorando la densidad energética. Estas micropartículas alcanzaron una impresionante densidad energética de 3300 mAh/g. Esto también está todavía en desarrollo.Baterías de silicio-aire: aquí, los ánodos son una combinación de silicio y oxígeno. Aunque todavía están en etapas de investigación también, las baterías de silicio-aire son prometedoras. Estas baterías podrían ofrecer una alta densidad energética y beneficios ambientales.Teléfonos inteligentes con tecnología de batería de silicioNo hay muchas marcas de teléfonos que adopten todavía la tecnología de batería de silicio. De hecho, al momento de escribir este artículo, solo dos marcas de teléfonos inteligentes conocidas la usan: Honor y OnePlus. Han utilizado tecnología de batería de silicio en los siguientes teléfonos inteligentes: Honor Magic 6 Pro: lanzado en enero de 2024, el Magic 6 Pro cuenta con una batería de silicio-carbono de segunda generación. Cuenta con una capacidad de 5600 mAh, velocidades SuperCharge por cable de 80 W y SuperCharge inalámbrica de 66 W. Sorprendentemente, sobrevivió a condiciones extremas, incluido un vuelo a más de 16.000 pies y cinco días en un congelador, aún funcionando con más del 10% de batería. OnePlus Ace 3 Pro: este teléfono inteligente de 2024 cuenta con una batería de 6100 mAh que utiliza ánodos de silicio-carbono, así como carga rápida por cable de 100 W. Es el primer teléfono inteligente que utiliza la nueva batería Glacier desarrollada por OnePlus y CATL, y que se utilizará en los teléfonos OnePlus más nuevos. Honor Magic 5 Pro: el predecesor del Magic 6 Pro, el Magic 5 Pro, también utilizó una batería de silicio-carbono. Demostró un rendimiento impresionante, especialmente a bajas temperaturas. Los vehículos eléctricos (VE) también se benefician de la tecnología de baterías de silicio. Tesla utiliza baterías de silicio-carbono en sus vehículos eléctricos (VE).