El retorn de la bateria de Li-metall.

Les bateries d'ió de liti, estan per a tot arreu: es poden veure en aparells, vehicles, robots i en sistemes emmagatzematge de xarxes elèctriques. La producció mundial, actualment se situa en unes 160 GWh a l'any. 

No obstant, les bateries d’ió de liti queden lluny de ser perfectes. Encara són massa cares per a aplicacions que necessiten emmagatzematge a llarg termini i cal gestionar el risc a incendiar-se. Moltes formes d'aquestes bateries, depenen dels materials els quals, cada cop són més difícils d’aconseguir, com és el cas del cobalt i el níquel. Entre els experts en bateries, hi ha consens en el pensament en que algun dia haurà de venir alguna cosa millor.

Font: Edmon de Haro

És possible que una part de la solució passi  per l’anterior predecessor de la bateria d’ió-liti: la bateria de liti-metall. Va ser desenvolupada als anys 70 per M. Stanley Whittingham , que llavors era químic a Exxon. El liti metall, és atractiu com un material de la bateria, però el disseny de Whittingham va resultar massa complicat per comercialitzar-se: el liti és molt reactiu, i el disulfur de titani que va utilitzar per al càtode era car. Whittingham i altres investigadors van afegir grafit al liti, permetent que el liti s’intercalés i reduís la seva reactivitat, i van canviar a materials més barats per al càtode. I així va néixer la bateria d’ió de liti. Mentrestant, les piles amb ànodes de liti-metall semblaven destinades a seguir sent  interessants.

Però gràcies a XNRGI , amb seu a Bothell, Wash,  per voler incorporar les bateries de liti-metall, resulta que el seu equip de R+D, va aconseguir controlar la reactivitat del liti metàll dipositant-lo en un substrat de silici recobert de pel·lícules primes i gravat amb milions de minúscules cel·les. El substrat 3D, va augmentar considerablement la superfície de l’ànode en comparació amb l’ànode  tradicional bidimensional d’ió de liti.

Font: Advantech

La companyia preveu començar  la producció comercial de les seves bateries de liti-metall de baix volum per als vehicles elèctrics i també, per l'electrònica de consum sense perdre de vista les opcions de bateries per aplicacions de xarxes elèctriques. Recentment, es va signar un acord per constituir una empresa conjunta amb la start-up canadiana Cross Border Power, per vendre i distribuir les seves bateries a clients de distribuïdors nord-americans.

Comercialitzar qualsevol nova bateria és un repte complicat, depèn de quantes mètriques intentes cal satisfer. Per a un cotxe elèctric, la bateria ideal ofereix una autonomia de diversos centenars de quilòmetres, temps de càrrega mesurats en minuts, una àmplia gamma de temperatures de funcionament, un cicle de vida de deu anys i seguretat en cas de col·lisions, i per descomptat, a baix cost.

Com més mètriques es necessitin, més difícil serà per a una nova tecnologia de bateries poder satisfer-les totes. Per tant, cal un compromís; potser si la bateria ha de durar deu anys, llavors, l’interval de conducció serà més limitat, i no es podrà carregar tan ràpidament.  Segur que en funció de les mètriques, generarà mètriques diferents.

Font: Facilities Net

La comercialització de bateries de XNRGI no ha estat fàcil, però hi han diversos factors que van suposar una oportunitat per a l'empresa. En lloc d’inventar un nou mètode de fabricació, es van manllevar algunes de les mateixes tècniques reals provades  que els fabricants de xip fan per fer circuits integrats. 

Cadascuna d'aquestes cèl·lules microscòpiques, pot ser considerada una microbateria. A diferència de fallades greus que es produeixen quan es falla una bateria d'ió de liti, un error en una cel·la de PowerChip no es propagarà a les cel·les circumdants. Sembla també que les cel·les no presenten formacions de dendrites que poden causar fallades en la bateria.

Algunes tendències de les bateries d’iós de liti, com les produïdes pels fabricats per Enovix, Nexeon, Sila Nanotecnologies i SiON Power, també aconsegueixen un millor rendiment substituint part o la totalitat del grafit de l’ànode, per silici. Per exemple, per millorar la capacitat de la bateria d'ió de liti fins a un 70%, cal afegir silicona. En els ànodes de les bateries, el liti s'intercala amb el silici, unint-se per formar Li 15 Si 4 .

Al PowerChip de XNRGI, el substrat de silici té un recobriment conductor que actua com a col·lector de corrent i una barrera de difusió que impedeix que el silici interactui amb el liti. 

Llavors, la capacitat de l'ànode de liti-metall és aproximadament cinc vegades la dels ànodes intercalats amb silici.

Font: XNRI