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Los investigadores de la Universidad de illinois, en Urbana-Champaign, han desarrollado una nueva batería de litio-ion que es 2000 veces más poderosa que las baterías actuales. De acuerdo con dichos científicos, no es esto una evolución simple en la tecnología de las baterías y el almacenamiento, sino que “estamos haciendo posible una nueva tecnología… Rompe con los paradigmas conocidos de las fuentes de energía. Nos permite hacer las cosas de forma diferente, hacer nuevas cosas”.

Actualmente, el almacenamiento de energía tiene su bemoles. Se puede tener mucha potencia (watts) o mucha energía (watts/hora), pero no se pueden tener las dos cosas a la vez. Los supercapacitores puede desprender una cantidad masiva de energía, pero solamente por un par de segundos. Las céldas pueden guardar una enorme cantidad de energía, pero están limitados en la cantidad de energía que pueden dar en su salida.  Esto es un problema porque muchas aplicaciones modernas: teléfonos inteligentes, computadoras que casi se usan sobre nosotros, vehículos eléctricos, requieren de grandes cantidades de energía y potencia. Las baterías de litio-ion son por el momento la mejor solución para estas aplicaciones, pero esto de todas maneras exige a los ingenieros industriales y en electrónica, hacer malabares cuando se trata de crear nuevos dispositivos con más capacidad de batería.

El nuevo desarrollo de la Universidad de Illinois  es que tiene una gran densidad de potencia que es incluso mayor al de un supercapacitor, y es aún comparable con la densidad de energía de las baterías actuales de nickel-zinc y litio-ion. De acuerdo al anuncio de dicha universidad, esta nueva batería podría permitir a los dispositivos inalámbricos el transmitir señales 30 veces más lejos, o tal vez, podría hacerse una batería 30 veces más pequeña. Si esto no fuese suficiente para algunos, la nueva batería es recargable y se puede cargar más de 1000 veces más rápido que las baterías convencionales. En breve, estamos hablando de la batería de ensueño.

Los avances se basan en una nueva forma de estructura de ánodo y cátodo, en donde los investigadores de la Universidad de Illinois son pioneros. En esencia, una batería estándar de litio-ion tiene normalmente un ánodo sólido de dos dimensiones, hecho de grafito, con un cátodo hecho de sal de litio. La nueva batería tiene en cambio un ánodo y un cátodo tridimensional y poroso. la nueva estructura de este electrodo está construida en poliestireno (styrofoam), en un sustrato de cristal, con un depósito de níckel en el poliestireno. El diagrama muestra el proceso de forma simple (ver la primera imagen)

Al final del día los electrodos porosos tienen un área masiva, permitiendo más reacciones químicas, las cuales ocurren en un espacio dado, dando en ultima instancia una descarga o carga masiva. Hasta ahora, los investigadores han usado esta tecnología para crear pilas planas minúsculas, y como puede verse, se valora qué tan bien se comportan frente a una pila conocida de botón, la CR1620 de Sony. La densidad de energía es ligeramente menor, pero al densidad de potencia es 2000 veces mayor.

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Se espera que en el mundo real esta tecnología sirva para equipos que usan baterías y en donde éstas serán más pequeñas y menos pesadas. Imaginen un teléfono que puede recargarse en un par de segundos. Obviamente hay un gran margen para todo género de aplicaciones comerciales. Sin duda este desarrollo terminará en un asunto comercial que podría ser muy exitoso.

Referencias:

“High-power lithium ion microbatteries from interdigitated three-dimensional bicontinuous nanoporous electrodes”

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