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Nueva mejora de las baterías de los móviles inspirada en el intestino

Científicos imitan las estructuras intestinales que permiten absorber nutrientes para evitar que las Li-S se degraden


Científicos de la Universidad de Cambridge han desarrollado un nuevo prototipo de batería de litio-sulfuro (Li-S) que supera uno de los obstáculos clave para el desarrollo comercial de esta alternativa con una treta técnica sorprendente, pues imita las estructuras intestinales que nos permiten absorber nutrientes.




Visualización por ordenador del material de la batería similar a las vellosidades intestinales. Fuente: Universidad de Cambridge .
Visualización por ordenador del material de la batería similar a las vellosidades intestinales. Fuente: Universidad de Cambridge .
Muchos de los dispositivos móviles que hoy usamos funcionan gracias a baterías recargables de ion de litio. Pero estas baterías pueden tener los días contados, pues en diferentes laboratorios del planeta se están preparando sus sustitutas, más duraderas y seguras.

Por ejemplo, científicos de la Universidad de Cambridge han desarrollado un nuevo prototipo de batería de litio-sulfuro (Li-S) que supera uno de los obstáculos clave para el desarrollo comercial de esta alternativa con una treta técnica sorprendente: imitar las estructuras intestinales que nos permiten absorber nutrientes.

Más concretamente, los investigadores han desarrollado este prototipo inspirándose en unas vellosidades en forma de dedos que se alinean en el intestino delgado. En el cuerpo humano, estas vellosidades sirven para absorber los productos de la digestión y aumentar el área de superficie sobre la que este proceso puede tener lugar.

¿Para qué sirve esto en una batería? En el nuevo prototipo, creado por los investigadores de Cambridge en colaboración con especialistas del Instituto de Tecnología de Beijing, se ha añadido una capa de material con una estructura de vellosidades similar a la de los intestinos.

Elaborada a partir de pequeños alambres de óxido de zinc que se han ubicado sobre la superficie de uno de los electrodos de la batería, esta capa atrapa los fragmentos de material activo de la batería cuando estos se rompen, manteniéndolos así electroquímicamente accesibles y permitiendo que puedan ser reutilizados.

Implicaciones y ventajas

El nuevo diseño  supera así uno de los principales problemas técnicos que impiden el desarrollo comercial de las baterías de litio-sulfuro: la degradación de la batería causada por la pérdida de material dentro de ella.  

Por otro lado, si estas baterías llegaran a desarrollarse comercialmente tendrían cinco veces la densidad de energía de las baterías de iones de litio que tanto se usan en la actualidad.

Por todo, "esta capa es pequeña, pero es importante", opina Paul Coxon, del Departamento de Ciencia de los Materiales y Metalurgia de Cambridge y uno de los autores del avance.   

Paso español previo

Hace tan solo unos meses, investigadores de la Universidad de Córdoba (UCO) consiguieron también dar un paso adelante en la consecución de la deseada batería de litio y azufre utilizable a gran escala, al desarrollar un prototipo que duplica la duración de los actuales dispositivos de generación de energía y que ofrece mayor seguridad que los desarrollos hasta ahora alcanzados.

En general , las baterías de litio-azufre destacan por su alta densidad de energía. En virtud del bajo peso atómico del litio y el moderado de azufre, son además relativamente ligeras, aproximadamente de la densidad del agua. Las mejores baterías de Li-S ofrecen densidades de energía del orden de 500 W·h/kg, mientras que las de iones de litio se encuentran en el rango de 150 a 200. Se han mostrado baterías de Li-S con hasta 1.500 ciclos de carga y descarga.

Referencia bibliográfica:

Teng Zhao, Yusheng Ye, Xiaoyu Peng, Giorgio Divitini, Hyun-Kyung Kim, Cheng-Yen Lao, Paul R. Coxon, Kai Xi, Yingjun Liu, Caterina Ducati, Renjie Chen, R. Vasant Kumar. Advanced Lithium-Sulfur Batteries Enabled by a Bio-Inspired Polysulfide Adsorptive Brush. Advanced Functional Materials (2016). DOI: 10.1002/adfm.201604069.
 
 

Lunes, 31 de Octubre 2016
Redacción T21
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