El mercado de los gadgets móviles evoluciona rápidamente cada año. Las cámaras mejoran, se ofrecen procesadores más potentes, se introducen funciones de inteligencia artificial, etcétera. Sin embargo, las baterías fiables con ciclos de carga rápidos y gran capacidad siguen siendo una de las principales exigencias de los usuarios.
Y aunque la mayoría de los smartphones siguen utilizando baterías de iones de litio y polímeros de litio con una capacidad máxima de unos 5.000 mAh, esto suele conseguirse aumentando el tamaño de la batería, sacrificando algunos módulos funcionales individuales o aumentando el tamaño y el peso del propio dispositivo móvil.
Sin embargo, este año se esperan cambios significativos en este sentido, ya que las baterías de Li-Ion y Li-Pol serán sustituidas gradualmente por baterías de silicio-carbono (Si-C). ¿Cuál es su ventaja y qué dificulta su adopción masiva y rápida? Veámoslo más de cerca.
Diferencias de diseño
Para empezar, las baterías de iones de litio están formadas por un cátodo de aluminio y un ánodo de cobre. El cátodo suele estar recubierto de cobalto y óxido de litio, y el ánodo, de una fina capa de grafito. Se coloca un electrolito entre el cátodo y el ánodo para permitir que los iones de litio se muevan libremente entre ellos durante el proceso de carga y descarga.
La diferencia fundamental entre las baterías de iones de litio y las de polímeros de litio es el electrolito. Mientras que en las baterías de iones de litio es un separador poroso impregnado de electrolito, en las de polímero de litio es un electrolito especial a base de polímeros.
Estructuralmente, la única diferencia entre las baterías de Si-C y las tradicionales de Li-Ion y Li-Pol es el ánodo cubierto con una capa de material compuesto nanoestructurado de silicio y carbono.
Durante muchas décadas, los ánodos recubiertos de grafito han sido una especie de estándar, no porque fueran tan perfectos, sino porque se tardó mucho tiempo en encontrar una alternativa digna que funcionara de forma constante y fuera igual de versátil.
Sin embargo, el silicio puede contener 10 veces más iones de litio que el grafito. La densidad energética de una batería de este tipo puede alcanzar hasta 4200 mAh/g, frente a los 372 mAh/g de una batería de grafito. Esto permite aumentar considerablemente la capacidad de la batería sin aumentar su tamaño, o desarrollar una batería compacta sin reducir su capacidad.
La tecnología de las baterías de silicio-carbono fue propuesta por primera vez por desarrolladores de la Universidad de Stanford en 2008. Sin embargo, había un problema importante. El revestimiento de silicio del ánodo, al absorber iones de litio durante la carga, aumentaba de volumen hasta un 400% y luego se encogía durante la descarga, lo que provocaba una rápida destrucción de la estructura e impedía crear una batería fiable.
Este problema se resolvió añadiendo al silicio nanoestructuras de carbono resistentes a la fractura.
Pioneros de una nueva tecnología
Sin embargo, no fue hasta 2020 cuando los desarrolladores de la empresa china Honor consiguieron acercarse a la comercialización de este tipo de baterías.
Después de Honor, Xiaomi, otra empresa china, empezó a instalar baterías de Si-C en sus modelos de smartphone. Así, el nuevo Redmi Turbo 4 recibió una batería de 6550 mAh.
Qué esperar a continuación
Según fuentes internas, Apple y Samsung también están considerando la posibilidad de pasarse a las baterías de Si-C. En concreto, se rumorea que Samsung ya está trabajando activamente en el desarrollo de baterías de este tipo, aunque se desconoce el momento de su aparición en los nuevos modelos de la marca.
Las nanoestructuras de carbono también ayudan a mantener estable el rendimiento de la batería, evitando su degradación incluso a temperaturas extremas de —20°C a 45°C, lo que teóricamente alarga la vida útil de la batería hasta al menos 4-5 años. Estas baterías no sólo toleran mejor las bajas temperaturas, sino que también proporcionan una mayor seguridad al reducir el calor durante el uso activo, especialmente durante la carga.
Otra importante ventaja de las baterías de silicio-carbono es que admiten cargas ultrarrápidas de hasta 60 W por celda.
Por el momento, la principal desventaja de las baterías de Si-C es probablemente el precio de los smartphones equipados con ellas, ya que en los próximos años aparecerán sobre todo en aparatos insignia. Honor y otras empresas que han patentado baterías de silicio-carbono para smartphones han fijado elevadas tarifas de licencia para el uso de esta tecnología. Así que probablemente tendremos que ser pacientes hasta que estas baterías aparezcan en aparatos más asequibles.
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