Tendencias 21. Ciencia, tecnología, sociedad y cultura




Crean baterías que se cargan rápidamente, gracias a una nanoestructura 3D

Este desarrollo permitirá fabricar ordenadores portátiles, teléfonos y vehículos eléctricos que se recarguen en cuestión de minutos


Científicos estadounidenses han desarrollado una nanoestructura tridimensional para baterías, que permite que éstas se carguen muy rápidamente, en tan solo unos minutos. El sistema sirve para cualquier tipo de baterías y se puede aplicar en fabricaciones a escala industrial. Esta minúscula solución servirá para reducir drásticamente el tiempo de recarga de las baterías de los vehículos eléctricos, y también para la fabricación de teléfonos u ordenadores portátiles que se carguen casi instantáneamente. Por Yaiza Martínez.


Yaiza Martínez
Escritora, periodista, y Directora de Tendencias21. Saber más del autor


Paul Braun, en el centro, junto a sus colaboradores  Xindi Yu (izquierda) y Huigang Zhang (Fuente: Universidad de Illinois).
Paul Braun, en el centro, junto a sus colaboradores Xindi Yu (izquierda) y Huigang Zhang (Fuente: Universidad de Illinois).
Científicos de la Universidad de Illinois, en Estados Unidos, han desarrollado una nanoestructura tridimensional (el nanómetro es la unidad de longitud que equivale a una milmillonésima parte de un metro ) para baterías, que permite que éstas se carguen muy rápidamente, en sólo cuestión de minutos.

Además de este aumento en la velocidad de carga, las baterías ganan con esta nanoestructura una capacidad mayor de almacenamiento de energía, explican los investigadores.

Ambas características son esenciales para el funcionamiento óptimo de diversos aparatos, como los vehículos eléctricos, algunos dispositivos médicos o militares, y para la tecnología láser.


Aunar batería y condensador

En un comunicado de la Universidad de Illinois, el principal desarrollador de la tecnología, el profesor de ciencias de los materiales e ingeniería, Paul Braun, explica que este sistema permitirá crear baterías con la misma potencia que los condensadores, pero con una gran capacidad de almacenamiento energético.

Los condensadores contienen electrodos que forman campos eléctricos cuando se hace pasar una corriente eléctrica a través de ellos. Aunque este campo eléctrico puede almacenar energía para ser liberada posteriormente, la capacidad de almacenamiento energético de los condensadores es escasa.

Sin embargo, dada las ventajas que presentan los condensadores frente a las baterías (además de ser capaces de recibir y suministrar energía rápidamente, son más baratos que las baterías, no contienen elementos tóxicos o inflamables y presentan una vida útil mucho más duradera) los científicos llevan tiempo intentando desarrollar condensadores con una mayor capacidad de almacenamiento energético, algo que podría conseguirse gracias a la nanotecnología.

Según Braun: “La mayoría de los condensadores almacenan muy poca energía. La pueden liberar rápidamente, pero no guardar mucha. Por su parte, la mayoría de las baterías almacenan una cantidad de energía razonablemente abundante, pero no pueden proporcionarla ni recibirla rápidamente”. Gracias a la nanoestructura tridimensional creada, un sistema que incluya ambas capacidades ya es posible.

Una fina película tridimensional

El rendimiento de las baterías recargables típicas (de ión de litio o de níquel) se degrada significativamente cuando éstas son cargadas o descargadas con rapidez.

Por otro lado, si se convierte el material activo de los electrodos de la batería en una fina película, se consigue que la batería cargue y descargue rápidamente, pero se reduce su capacidad hasta casi anularla, porque el material activo carece del volumen necesario para almacenar energía.

REVA, coche eléctrico más vendido del mundo. Fuente: WIkimedia Commons.
REVA, coche eléctrico más vendido del mundo. Fuente: WIkimedia Commons.
Lo que Braun y sus colaboradores han hecho es convertir esa fina película de material activo en una estructura tridimensional. De esta forma, han conseguido una gran capacidad de almacenamiento energético dentro de ella, así como un caudal energético importante.

Los científicos han demostrado que, con este sistema, los electrodos de la batería se pueden cargar y descargar en tan sólo unos segundos (entre 10 y 100 veces más rápido de lo normal), y aún así funcionar normalmente, en aparatos ya existentes.

El proceso seguido para crear la estructura 3D se utiliza también a gran escala en la industria, por lo que esta técnica podría llevarse a cualquier nivel de fabricación. Dicho proceso consistió, en primer lugar, en recubrir una superficie con esferas minúsculas, que fueron empaquetadas todas juntas, muy apretadas unas con otras, para formar un entramado.

Después, los investigadores rellenaron los espacios entre las esferas y alrededor de éstas con metal. Las esferas, entonces, se disolvieron o derritieron, dando lugar a un entramado metálico y poroso en 3D, similar al de una esponja.

Posteriormente, gracias a un proceso denominado electropulimento, los científicos trataron uniformemente la superficie del entramado para aumentar sus poros y generar un armazón abierto. Por último, este armazón fue cubierto con una fina película de material activo.

Posibles aplicaciones

El resultado obtenido fue una estructura bicontinua, con pequeñas interconexiones que permiten que los iones de litio se muevan rápidamente (el material activo es una película fina, lo que hace que la difusión cinética sea rápida), pero también un entramado metálico con buena conductividad eléctrica.

Braun y su equipo han demostrado que dicha nanoestructura sirve tanto con baterías de ión de litio como con baterías de níquel, y afirman que puede usarse con cualquier material de batería que pueda depositarse en el entramado, es decir, que el sistema no está vinculado con un tipo específico de batería, sino que es un nuevo paradigma tridimensional destinado a mejorar cualquier tipo de batería existente.

El sistema podría propiciar la creación de teléfonos u ordenadores portátiles que se carguen en sólo unos minutos. También serviría para dispositivos láser de alta potencia o desfibriladores (aparatos que aplican descargas eléctricas para restablecer el ritmo cardiaco normal), de manera que éstos no necesiten tiempo de recarga antes o entre cada descarga o pulso, en el caso del láser.

Braun se muestra especialmente optimista en las aplicaciones del sistema en vehículos eléctricos. La duración y el tiempo de recarga de las baterías son importantes limitaciones para este tipo de vehículos que no resultan prácticos para viajes largos, debido a que su batería sólo aguanta unos 160 kilómetros y, además, requiere una hora de recarga.

“Si se puede recargar la batería rápidamente, se pueden tener vehículos eléctricos que tarden en cargarse lo mismo que se tarda en poner gasolina”, afirma el científico. Los investigadores han detallado los aspectos de su invento en un artículo publicado por Nature Nanotechnology.

Jueves, 24 de Marzo 2011
Artículo leído 9623 veces




Nota


Comente este artículo

1.Publicado por Alex el 27/03/2011 01:28
Está genial, en serio... pero verás el tiempo que tardan en comprar la patente las empresas energéticas y privatizar todo este 'embolao', si no lo tienen hecho ya... y sobre todo las petroleras. Por cierto... ¿qué es lo que tenían de bueno los estudios que ROBÓ la CIA de mierda a Tesla tras su muerte?. ¿Quizás el maná de la energía ilimitada... para ser producido para millones?. "Tanta energía tienes, tanto poder mantienes".

2.Publicado por Jose Ramon el 23/10/2011 10:58
Pues sí, probablemente ocurra eso Alex, ya que sus autores pertenecen a una Universidad, que supongo privada, y que presumo financiada por alguna entidad que será dueña de una buena parte, si no de todo, lo que se produzca en la misma. Y una entidad financiadora no creo que vaya a tener la grandeza del doctor colombiano Manuel Elkin Patarroyo que donó su descubrimiento, la formula de una vacuna contra la malaria, a la OMS; o sea, a la humadidad.
Y ésta entidad financiadora negociará el producto del descubrimiento con las empresas interesadas en el sector; interesadas en que éste producto no lo pueda disfrutar el gran público a un precio menor al que ahora pagan por el combustible para los vehículos.
Si nos equivocamos, es que el mundo está cambiando en la buena dirección.
Saludos

3.Publicado por alexander sanchez calvo el 10/06/2012 05:06
alex , jose ramón....
las apreciaciones de ambos son ciertas, pero cada vez los magnates del petróleo, están consientes de que ese poder energético que poseen se acabara algún día y en caso de hasta una guerra o crisis mundial los mayores productores como el oriente medio si no quieren venderles petróleo no lo venderán tal y como lo dice una película que se llama la sombra del reino: " estados unidos es el consumidor numero uno de petróleo en el mundo, oriente medio es el productor numero uno de petróleo en el mundo" y el contexto de la película solo muestra la guerra entre ambos, como diciendo "por un lado se matan, y por el otro son el mayor productor-consumidor, estados unidos desea ser potencia en todo, y si comprar patentes de soluciones energéticas que todos sabemos que con relación al petróleo contaminan menos al mundo, creeme que lo harán y no para mostrarselas al mundo, sino como un plan b en caso de una escasez de petróleo . por otro lado es eso cierto que el mundo esta cambiando en buena dirección, pero lo hacen poco a poco, ya por ejemplo la bmw saco un auto lujoso e híbrido que funciona con electricidad y gasolina, lo vi en la ultima película de misión imposible, y pensé que era otra cuestión de ficción pero el carro si existe, y esta a la venta. por ultimo esta noticia de las baterías que se carga rápido me da mucho felicidad, ya que soy ingeniero electrónico y trabajo con pus, y en caso de una falla energética la vida del ups son las baterias, las cuales se descargan con el paso del tiempo, e buscado la forma de solucionar este problema, pero no poseía las baterías; ahora que vi esta noticia espero llegar a conocer estas baterías y hacer pruebas con ellas ya que de estas forma estaría generando una fuente de energía ilimitada serian unir este tipo de baterías, y mi patente, la solución será por ejemplo un celular que no tengas que cargar un portátil con el que puedes durar meses sin caragarlo, o hasta un auto eléctrico que lo cargaras por ahí unas ves cada tres o seis meses.
saludos espero y lleguen a conocer las baterías y mi invento.

Nuevo comentario:
Twitter

Los comentarios tienen la finalidad de difundir las opiniones que le merecen a nuestros lectores los contenidos que publicamos. Sin embargo, no está permitido verter comentarios contrarios a las leyes españolas o internacionales, así como tampoco insultos y descalificaciones de otras opiniones. Tendencias21 se reserva el derecho a eliminar los comentarios que considere no se ajustan al tema de cada artículo o que no respeten las normas de uso. Los comentarios a los artículos publicados son responsabilidad exclusiva de sus autores. Tendencias21 no asume ninguna responsabilidad sobre ellos. Los comentarios no se publican inmediatamente, sino que son editados por nuestra Redacción. Tendencias21 podrá hacer uso de los comentarios vertidos por sus lectores para ampliar debates en otros foros de discusión y otras publicaciones.

Otros artículos de esta misma sección
< >

Jueves, 1 de Diciembre 2016 - 08:00 Inteligencia artificial para catar quesos