miércoles, febrero 1, 2023

La ingeniosa batería que no tendrás que cambiar nunca: 200.000 ciclos de carga sin perder eficiencia

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Cuando alguien va a hacerse con un nuevo gadget —normalmente un teléfono móvil—, una de las primeras cosas que comprueba es cuánto dura su batería. Y es que, más allá de que cada vez duren menos o se utilizan más, hasta Apple ha lanzado ya una batería externa para alargar la vida útil del iPhone. De hecho, también hay quien ha conseguido diseñar un dispositivo para que la batería del móvil dure un 30% más.

Pese a lo que pueda parecer, en ocasiones los inventores no siempre tienen en mente su creación. Es más, hay veces en las que llegan a estas por una simple pero efectiva equivocación o el más puro azar. Es el caso de la estudiante de la Universidad de California Mya Le Thai.

Con motivo de su doctorado, Le Thai se encontraba buscando una forma para sustituir el litio líquido de las baterías por una alternativa que fuese más sólida y segura, ya que este tipo de componentes electrónicos son extremadamente combustibles y sensibles a la temperatura.

Mya Le Thai tenía en sus manos una serie de nanocables de oro a los que decidió echarle un gel compuesto por electrolito. Sin embargo, lo que esta estudiante de doctorado no sabía es que con aquella decisión había creado una batería capaz de durar toda la vida.

Ciclos de carga

Como suele decirse, nada dura para toda la vida. Pero en el caso de esta batería, este dicho no es aplicable. La fórmula que por accidente descubrió Mya Le Thai ha conseguido batir el récord de ciclos de carga de este tipo de baterías.

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Las baterías suelen morir al llegar a los 7.000 ciclos, pero mucho antes de eso van perdiendo capacidad. Por ejemplo, las que montan la mayoría de móviles actuales duran entre 300 y 500 ciclos de carga antes de perder en torno a un 20% de su capacidad, dependiendo del fabricante y el uso que se haya dado al móvil. Por contra, la batería desarrollada en la Universidad de California soportó casi 200.000 ciclos de carga durante un período de tres meses. Una capacidad que la hace hasta 400 veces más eficiente que las baterías actuales.

Este resultado sin precedentes fue posible gracias a un gel que, una vez endurecido, bien podría recordar al plexiglás. En este caso, se trata de recubrir un nanocable de oro que cuenta con una capa de dióxido de manganeso que, a su vez, está envuelta en un electrolito. De esta forma, la sustancia con textura viscosa plastifica el óxido metálico de la pila, evitando que se agriete.

“Ha sido una locura”. Así de efusivo se mostraba Reginald Penner, el director del Departamento de Química de la Universidad en la que estudia Thai. “Mya estaba realizando pruebas cuando decidió cubrirlo todo con una fina capa de gel antes de que empezara el ciclo [de carga]”, explicaba Penner acerca de estos resultados, publicados en la revista American Chemical Society’s Energy Letters. Por su parte, esta estudiante de doctorado considera que “el electrodo recubierto mantiene mucho mejor su forma, lo que lo convierte en una opción más fiable” que la de las baterías convencionales.

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Durante las pruebas posteriores realizados, los resultados son claros: no han detectado que la batería haya perdido sus propiedades pese a ser sometida a una constante carga y descarga. Tras someter la batería a casi 200.000 ciclos, ésta solo perdió el 5% de su capacidad.

La importancia del nanocable

Aunque el récord de ciclos de carga resulte impactante, lo más llamativo de esta batería es su tipología. Allá donde se mire, ya sea un smart watch, un tatuaje, lentillas inteligentes o incluso un ojo biónico, se encontrarán nanocables conductores.

Lo particular de estos nanocables tiene que ver con su tamaño. Miles de veces más finos que un cabello humano, estos compuestos ofrecen una superficie amplia para el almacenamiento y la transferencia de electrones, lo que permite que sean altamente conductores.

En el caso de las baterías —hasta que no llegó el invento por equivocación de Thai—, no se podían utilizar los nanocables, porque eran muy frágiles y no soportaban la elevada presión de carga y descarga constante. Por ejemplo, en una batería de iones de litio, los nanocables provocarían que la propia batería se rompiera.

Aunque no hay que olvidar el material de los nanocables. Son de oro, lo que implicaría un elevado coste si se buscase su fabricación en masa. Por tanto, los investigadores de la UC consideran que todavía queda “un largo camino por recorrer” hasta que se puedan ver este tipo de baterías en la calle, tanto en los móviles como en otras aplicaciones como los vehículos eléctricos.

De hecho, el propio Penner, teniendo en cuenta que las baterías —hasta la fecha— son demasiado caras como para fabricarlas en masa, propone reemplazar el oro por un metal más común y muy conductor como, por ejemplo, el níquel.

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