Baterías de silicio y carbono: ¿en qué se diferencian de las de ion litio y por qué son revolucionarias?

Los smartphones tienen un talón de Aquiles: la batería. Mientras que las especificaciones técnicas de los teléfonos (procesadores, RAM, calidad de las pantallas, sus funciones de software, etcétera) crecen a pasos acelerados, la energía siempre corre por detrás. Esto empieza a cambiar, gracias a una nueva tecnología en el componente: el concepto clave es el silicio-carbono.

Ya son parte de algunos teléfonos disponibles en el mercado, entre ellos el recientemente lanzado Oppo A6 Max, que se vende en China. Esta tecnología se postula como un reemplazo para las clásicas baterías de ion-litio, que dominan el negocio casi por completo.

5 claves sobre las baterías de silicio-carbono y sus diferencias con las de ion-litio

• Los primeros desarrollos se conocieron hace aproximadamente una década, en entornos de laboratorios especializados.
• ¿En qué se diferencia de las baterías de ion-litio tradicionales? El cambio fundamental está en el material del ánodo, que es el electrodo negativo. En lugar de grafito, se usa una mezcla de silicio y carbono que permite una capacidad de almacenamiento de iones de litio hasta 10 veces superior.
• Esta nueva modalidad abre dos caminos, principalmente. Por un lado, permite que una batería tenga más capacidad y, en tanto, más autonomía. Otra opción es que el componente mantenga su densidad, pero con un cuerpo más delgado. Esto permite, por ejemplo, crear teléfonos ultrafinos, que ahora son tendencia en el mercado.
• Otro beneficio es que, debido a que el silicio facilita la absorción y liberación de iones de litio, se consiguen velocidades de carga más altas, tal como destaca el sitio El Android Libre.

Un especialista nos cuenta detalles sobre las baterías de silicio-carbono

“Sin duda alguna, representan un salto evolutivo considerable dentro de la tecnología de ion-litio. No se puede considerar una revolución como lo sería el estado sólido, pero gracias a la capacidad del silicio para almacenar muchos más iones de litio y su mayor densidad energética, marca un antes y un después en la autonomía que podemos esperar de un dispositivo”, dice  el vicedecano en UTN Buenos Aires y director de Ingeniería en Sistemas de Información en esa universidad, Andrés Bursztyn.

– Manteniendo el tamaño, ¿de cuánto será el aumento de la autonomía?

Se estima un incremento en un rango del 20% al 30% con el mismo tamaño físico de la batería.

– Hay un detalle relevante: ¿cómo se sabe si los beneficios se mantendrán en el tiempo, siendo que se trata de una tecnología que recién inicia su despliegue?

– No es posible establecer con absoluta certeza si los beneficios se mantendrán, hasta tanto su adopción se matenga en el tiempo. Es decir, la confianza se basa en pruebas de laboratorio (cientos de ciclos de carga y descarga), y en soluciones de ingeniería como el uso de nanocompuestos y matrices de carbono. Estos testeos modelan y predicen el envejecimiento, pero la verificación final la dará el tiempo de uso en los dispositivos con el paso de los años.

– En ese sentido, ¿la durabilidad de esas baterías puede ser inferior respecto a las actuales?

– El principal desafío es la expansión del silicio, que puede llegar a degradar la batería más rápido. Las soluciones avanzadas de silicio-carbono ya están demostrando en pruebas una vida útil similar (más del 80% de capacidad después de 800-1000 ciclos de carga).

– ¿La adopción será plena? ¿O cabe la posibilidad de que algunos fabricantes sigan eligiendo el ion-litio?

– Seguramente, no será plena de inmediato. Es muy probable que avancemos hacia una solución híbrida al inicio y que algunos fabricantes decidan quedarse con el ion-litio tradicional (de grafito) por tema costo y, además, la cadena de suministro del grafito se conoce y es estable.

Algunos fabricantes pueden ser conservadores en relación con riesgo que representa y esperar a que la nueva tecnología esté completamente depurada y se optimice en cuanto a la relación costo-beneficio. Por supuesto, que depende del séctor de aplicación en los dispositivos, sea este de gama premium o de gama baja.

Tal como señalamos, ya hay algunos celulares en el mercado con este tipo de batería y la delgadez. Por mencionar un caso, el mencionado A6 Max de Oppo tiene una de 7,000mAh en un cuerpo de solo 7,7 milímetros de grosor y un cuerpo de 8,3 milímetros. En ese marco, se espera que más fabricantes se sumen a la moda del silicio-carbono. Se rumoreó que Samsung será uno de ellos.

Siguiendo las consideraciones Bursztyn, es posible que muchos fabricantes esperen a que la tecnología sea estable, en especial para conocer a ciencia cierta su durabilidad con el correr de los años. Además, tal como observan en 9to5Google, hay que tener en cuenta las variables regulatorias. En el caso de las baterías, en Estados Unidos se etiqueta como “mercancía peligrosa” a las que tienen más de 20Wh.