Una batería fluida que puede adoptar cualquier forma
"El material se puede utilizar, por ejemplo, en una impresora 3D para dar a la batería la forma que se desee. Esto abre las puertas a un nuevo tipo de tecnología"
Utilizando electrodos en forma de fluido, investigadores de la Universidad de Linköping han desarrollado una batería que puede adoptar cualquier forma. Esta batería blanda y moldeable puede integrarse en la tecnología del futuro de una forma completamente nueva. Su estudio se ha publicado en la revista Science Advances.
Investigadores de la Universidad de Linköping han desarrollado una batería que puede adoptar cualquier forma.
Thor Balkhed
"La textura es un poco como la de la pasta de dientes. El material puede utilizarse, por ejemplo, en una impresora 3D para dar a la pila la forma deseada. Esto abre las puertas a un nuevo tipo de tecnología", afirma Aiman Rahmanudin, profesor adjunto de la Universidad de Linköping.
Se calcula que dentro de diez años habrá más de un billón de aparatos conectados a Internet. Además de la tecnología tradicional, como teléfonos móviles, relojes inteligentes y ordenadores, esto podría incluir dispositivos médicos portátiles como bombas de insulina, marcapasos, audífonos y diversos sensores de control de la salud, y a largo plazo también robótica blanda, e-textiles e implantes nerviosos conectados.
Para que todos estos artilugios funcionen de forma que no supongan un obstáculo para el usuario, es necesario desarrollar nuevos tipos de baterías.
"Las baterías son el componente más grande de toda la electrónica. Hoy en día son sólidas y bastante voluminosas. Pero con una batería blanda y adaptable no hay limitaciones de diseño. Puede integrarse en la electrónica de una forma completamente distinta y adaptarse al usuario", afirma Aiman Rahmanudin.
Junto con sus colegas del Laboratorio de Electrónica Orgánica, LOE, ha desarrollado una batería blanda y maleable. La clave ha sido un nuevo enfoque: convertir los electrodos de una forma sólida a una líquida.
Los intentos anteriores de fabricar baterías blandas y estirables se han basado en distintos tipos de funciones mecánicas, como materiales compuestos gomosos que se pueden estirar o conexiones que se deslizan unas sobre otras. Pero esto no resuelve el núcleo del problema: una batería grande tiene más capacidad, pero tener más materiales activos implica electrodos más gruesos y, por tanto, mayor rigidez.
"Aquí hemos resuelto ese problema y somos los primeros en demostrar que la capacidad es independiente de la rigidez", afirma Aiman Rahmanudin.
En el pasado se han probado electrodos fluidos, pero sin gran éxito. Entonces se utilizaban metales líquidos como el galio. Pero entonces el material sólo podía funcionar como ánodo y corría el riesgo de solidificarse durante la carga y la descarga, con lo que perdía su naturaleza fluida. Además, muchas de las baterías estirables fabricadas anteriormente han utilizado materiales raros que tienen un gran impacto ambiental cuando se extraen y procesan.
En cambio, los investigadores del LiU Campus Norrköping han basado su batería blanda en plásticos conductores (polímeros conjugados) y lignina, un subproducto de la producción de papel. La batería puede recargarse y descargarse más de 500 veces y mantener sus prestaciones. También puede estirarse hasta el doble de su longitud y seguir funcionando igual de bien.
"Como los materiales de la batería son polímeros conjugados y lignina, las materias primas son abundantes. Al reutilizar un subproducto como la lignina en un producto de alto valor, como el material de una batería, contribuimos a un modelo más circular. Por tanto, es una alternativa sostenible", afirma Mohsen Mohammadi, becario posdoctoral en LOE y uno de los autores principales del artículo publicado en Science Advances.
El siguiente paso es intentar aumentar el voltaje eléctrico de la batería. Según Aiman Rahmanudin, actualmente existen algunas limitaciones que deben superar.
"La batería no es perfecta. Hemos demostrado que el concepto funciona, pero hay que mejorar el rendimiento. El voltaje actual es de 0,9 voltios. Así que ahora vamos a estudiar el uso de otros compuestos químicos para aumentar el voltaje. Una opción que estamos explorando es el uso de zinc o manganeso, dos metales comunes en la corteza terrestre", explica Aiman Rahmanudin.
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