Las baterías de Grafeno supone un gran avance, puede revolucionar el mundo tecnológico

Las baterías de grafeno están revolucionando el mundo tecnológico. El uso de este material se está propagando a gran escala en la industria de las baterías y supondrá un gran avance en muchos sectores. Pero, ¿qué es el grafeno? ¿Cómo influirá su utilización?.

El grafeno se define como una lámina de carbono puro compuesta por un único átomo de espesor y que conforma un patrón regular hexagonal. Está considerado como un material 100 veces más duro que el acero, con una densidad muy similar a la fibra de carbono y un peso cinco veces inferior al aluminio.

Un material que mejora notablemente las características de los tres más usados en el mundo de la industria.El Grafeno es un material formado por átomos de carbono puro dispuestos de forma hexagonal. Esta disposición lo convertía en un excelente conductor de la electricidad y un transformador de la luz solar en energía eléctrica entre otras cualidades.

Ventajas de las baterías de Grafeno.

Actualmente existe una alternativa para las baterías. Consiste en el uso del grafeno a través de técnicas de filtrado e impresión, compatible para la combinación con diferentes materiales.

El grafeno es una capa única y delgada de grafito. El grafito es un alótropo del carbono, lo que significa que posee los mismos átomos pero están dispuestos en forma hexagonal, lo que le da al material propiedades diferentes.

En las baterías de litio, la carga está ligada a iones que migran de un electrodo a otro. Como son pesados lo hacen con lentitud. En el grafeno, la migración de electrodos es mucho más rápida.  

Se produce grafeno en forma de tintas, mediante un proceso de exfoliación de grafito y  superposición de capas flexibles sucesivas.

Se colocan dos láminas de grafito, dos membranas porosas a base de grafeno y una membrana polimérica humedecida por un electrolito.

El  dispositivo resultante es muy liviano, puede integrarse fácilmente en la ropa y normalmente es envuelto en una capa exterior hecha de materiales resistentes al agua y que se puede lavar sin problema.

Las baterías de grafeno no han mostrado ningún signo de degradación, incluso después de 30 mil ciclos de carga completa. Tienen una duración media de carga veinte veces mayor que las baterías de litio.

Además, se puede sintetizar de distintas maneras para conseguir una estructura y características diferentes para obtener cualidades diversas. Razones más que suficientes por las que el grafeno se está convirtiendo en el material de moda del siglo XXI.Sobre los usos concretos, realidades actuales de este material, y más concretamente en su uso para la creación de baterías de alta capacidad.El diario El Mundo publicó  un artículo sobre el avance realizado por  las empresas Graphenano, Grabat Energy y la Universidad de Córdoba que han desarrollado conjuntamente una batería compuesta por un polímero de grafeno con unas características sorprendentes:

• La densidad energética en relación al peso es muy alta respecto a una batería de ion-litio convencional (600Wh/kg frente a 150Wh/kg).
• Se estima una duración de la vida de la batería del doble respecto a la de ion-litio.
• Sus creadores hablan de una velocidad de recarga de 8 minutos.
• El precio de fabricación es casi un 80% más barata que la celda de la batería de ion-litio.
• Su instalación en los sistemas actuales no necesita ningún tipo de adaptación, ya que su funcionamiento es igual que una batería convencional.

Con estas características algunos fabricantes de automóviles se han interesado por esta tecnología y han comenzado a hacer encargos para comenzar a implantarlas en sus vehículos de pruebas según la información publicada por El Mundo en su artículo.La única desventaja que se puede destacar en este momento son los costes. Puede costar hasta 60 veces más que la de litio, pero dado el interés de la investigación de los últimos años es factible que sea más competitiva en un mediano plazo.

Desventajas de las baterías de litio.

Las baterías de litio contienen cobalto. Este mineral en aleación con otros metales, hace que las baterías sean más duraderas.

Sin embargo, su extracción es altamente contaminante y proviene fundamentalmente de la República del Congo, un país con mucha inestabilidad política y que suele emplear a niños para la extracción del mineral.

Chile posee alrededor del 52% de las reservas mundiales de litio, en forma de salmueras.

Cuando las partículas de cobalto ingresan a la atmósfera, no se pueden eliminar. Las personas que trabajan en plantas industriales pueden verse expuestas al metal y desarrollar enfermedades graves.

Otro inconveniente está asociado a las grandes cantidades de agua y energía que se requieren para la fabricación de las baterías de iones de litio.

Además, son baterías que se dañan con el tiempo y el uso. Además de las complicaciones para su reciclaje, aunque van surgiendo iniciativas cada vez mejores y más eficaces para la tarea. El Grafeno, debe supera algunos obstáculos actualmente. Se puede destacar en este momento son los costes. Puede costar hasta 60 veces más que la de litio, pero dado el interés de la investigación de los últimos años es factible que sea más competitiva en un mediano plazo.

 Una de las principales limitaciones que tienen actualmente los vehículos eléctricos es la duración de sus baterías. De media, la batería de estos coches proporciona una autonomía de unos 200 kilómetros y en el mejor de los casos, el tiempo estimado para poder recargar es de 30 minutos. Sin embargo, algunas marcas ya están anunciando que próximamente sus vehículos dispondrán de baterías de grafeno con 1000 kilómetros de autonomía y podrán ser recargadas en menos de 10 minutos.Pero aunque la batería sea capaz de absorber una carga completa en 8 minutos, la potencia necesaria para dicha carga rápida sería altísima (unos 1000kW). Teniendo en cuenta que las estaciones de carga más avanzadas hasta el momento son las de Tesla que cargan a 120kW, realmente se necesitaría algo más de una hora para cargarla completamente. De todas formas, a pesar de este dato, sigue siendo un gran tiempo de carga, y además, estas estaciones son susceptibles de mejora todavía.

A medida que la industria de las baterías mejore la fabricación al por mayor de este componente sin perder la calidad de sus propiedades, será cada vez más frecuente encontrarlas en diferentes aparatos electrónicos.