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El niobio, el comodín de la industria del futuro y abundante en Brasil, se convierte en la solución para los autos eléctricos y, junto al grafeno, revolucionará el destino de la tecnología
Componente fundamental en los coches eléctricos y, por tanto, el más caro de todos, las baterías son las encargadas de marcar la autonomía de estos modelos, pero no son perfectas: su capacidad va disminuyendo con el tiempo, acortando su vida útil y el niobio, un material tan abundante en Brasil, que junto al grafeno promete revolucionar el destino de la humanidad, no perdería su protagonismo y se convierte en la solución en sustitución del litio para conservar la capacidad de las baterías que utilizan los coches eléctricos.
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Las baterías de los coches eléctricos (así como las de cualquier dispositivo electrónico) pierden parte de su capacidad energética antes de que hagamos la primera recarga. Tal y como explica el Laboratorio Nacional de Oak Ridge, las razones de ello se encuentran en la degradación que sufre su química y en las impurezas que se crean en el primer ciclo de carga y descarga. Mira el video a continuación.
Comprender la composición de las baterías de litio
Para solucionar este inconveniente, Stanley Whittingham se puso manos a la obra. Así es el químico que inventó las baterías de litio a finales de los 70: un logro por el que fue galardonado con el Premio Nobel de su especialidad en 2019. Ahora ha liderado un grupo de investigadores, que han encontrado la forma de frenar esta degradación que afecta a la capacidad de las baterías de los coches eléctricos y por tanto su vida útil: un revestimiento que protege las células de esta pérdida.
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Antes de explicar su descubrimiento, es necesario comprender, al menos, la composición de las baterías de litio. Estos tienen cátodos hechos con capas alternas de litio y materiales de óxido ricos en níquel. Este metal se utiliza porque genera mayor densidad energética y mayor capacidad de almacenamiento… a menor precio, ya que es más económico que otros materiales.
Sin embargo, no todo son ventajas: el níquel en cátodos es inestable. Esto hace que reaccione fácilmente generando una serie de impurezas que cubren la superficie del cátodo y reducen la capacidad de almacenamiento entre un 10-18%… en el primer ciclo de carga y descarga de la batería. No es lo único que contribuye a esta disminución: el níquel también puede generar inestabilidad dentro de la estructura del cátodo, algo que disminuye la capacidad durante largos períodos de carga y descarga.
Mayor capacidad gracias al óxido de niobio
Stanley Whittingham se encontró con este escenario y ha estado trabajando en él con una serie de estudios de difracción realizados con rayos X y neutrones. Este ha sido el punto de partida para llegar a un tratamiento químico experimental en el que los cátodos olvidan el litio para utilizar óxido de niobio.
Los átomos de este elemento químico tienen la capacidad de estabilizar la superficie y, en consecuencia, reducir las pérdidas que se producen desde el primer ciclo. Algo que logran a medida que aumenta la temperatura y conducen los átomos de manganeso hacia el cátodo para mejorar su capacidad de retención a largo plazo.
Llevando esta teoría a la práctica y aplicándola a los coches eléctricos: al reducir las pérdidas de carga y descarga del primer ciclo, la batería mejora su capacidad a largo plazo y, por tanto, su vida útil.
Algo que Stanley Whittingham y su equipo ya han podido comprobar, con este tratamiento químico consiguieron reducir la pérdida de capacidad durante el primer ciclo de carga y descarga, lo que se traduce en un mejor rendimiento de la batería a largo plazo. A nivel de laboratorio, y tras 250 ciclos de carga y descarga, la retención de capacidad fue del 93,2%.
Ahora, gracias a este avance, quieren desarrollar celdas de batería de metal de litio de última generación que entreguen hasta 500 Wh por kilogramo, en lugar de los 220 Wh que tenemos en promedio hoy en día.
Con el desarrollo de estas pilas se podría alargar la vida útil de las baterías incluidas en los vehículos eléctricos para hacerlas, desde la primera carga, mucho más duraderas.
Brasil gana la primera y más grande planta de producción de grafeno de América del Sur, capaz de producir hasta 5000 kg por año, que junto al niobio revolucionarán el destino de la humanidad
Brasil tiene 1/3 de las reservas de grafito (o grafito) y aproximadamente 97% de niobio, que, combinado con el grafeno, revolucionará el destino de la humanidad. La inauguración de la primera y más grande fábrica de producción de grafeno a escala industrial en América del Sur, que tuvo lugar el 09 de julio, contó con la presencia del Presidente de la República, Jair Bolsonaro, el Ministro Principal de la Casa Civil, Luiz Eduardo Ramos, y el Ministro de Ciencia, Tecnología e Innovación, Marcos Pontes. La unidad tendrá capacidad para producir hasta cinco mil kilogramos de alta calidad por año.
En su discurso, el presidente Jair Bolsonaro destacó el potencial de Brasil: “Tenemos una patria bendecida. Volviendo a la tabla periódica, la tenemos toda aquí en Brasil. Incluso en lo que es raro. Tenemos alrededor de 1/3 de las reservas de grafito, o grafito, en varios estados. Tenemos aproximadamente un 97% de niobio, que casado con grafeno realmente revolucionará el destino de la humanidad”, dijo.
sobre el grafeno
El grafeno es un material reconocido mundialmente por sus increíbles propiedades físicas, como alta resistencia mecánica, ligereza, maleabilidad y alta conductividad térmica y eléctrica. Brasil es el tercer mayor proveedor del mineral grafito en el mundo y tiene la segunda mayor reserva mundial de este material, que es la principal materia prima del grafeno. Se estima que este mercado moverá, en 5 años, más de 3 mil millones de dólares.
Entre los productos que utilizan esta materia prima se encuentran chalecos antibalas, pinturas anticorrosivas, autolimpiantes y antibacterianas, telas, cascos para motos, varillas para construcción civil, baterías, entre otros.
A Casa Civil acompaña las políticas de materiales avanzados para promover la armonización y regulación de este tema con las diversas acciones sectoriales realizadas por los demás ministerios.
