miércoles, 16 de noviembre de 2011

Nuevas baterías con una capacidad diez veces superior a la actual



Investigadores de la Universidad Northwestern han publicado un estudio muy interesante en el que explican cómo han sido capaces de crear un nuevo tipo de baterías con una capacidad de carga 10 veces superior a la de las unidades actuales, que pueden también cargarse 10 veces más rápido. Las baterías Li-Ion actuales almacenan la carga energética en uno de los extremos de la unidad, acumulando iones de litio entre mútiples capas de grafeno con un grosor atómico. Sin embargo la cantidad de iones que se pueden colocar entre capas es relativamente reducido, con tan solo uno por cada seis átomos de carbono de la lámina. El equipo de investigación de Northwestern ha incluido en la ecuación el uso del silicio, que se acomoda también entre las láminas de grafeno, y puede aumentar la acumulación de iones de litio, llegando a alcanzar una densidad de 4 iones por cada átomo de silicio, haciendo más efectivo el almacenamiento.
No obstante, aunque el avance resulte muy importante el uso del silicio conlleva algunos inconvenientes que ya han sido documentados en otros estudios, en los que se intentó reemplazar completamente las láminas de grafeno por capas de silicio. El problema surge cuando se suceden los procesos de carga y descarga de energía, durante los cuales el silicio se expande y contrae de un modo alarmante, agrietándose y/o partiéndose, lo que hace que la capacidad de carga se reduzca muy rápidamente a pesar de que en un inicio el aumento en comparación con baterías tradicionales es más que evidente. La propuesta de este nuevo equipo no sustituye el grafeno, si no que introduce entre las láminas de ese material pequeñosmontones de silicio, que aunque se pueden deteriorar igualmente, no influyen tanto en la pérdida de capacidad. Así mismo, este mecanismo incrementa al mismo tiempo la velocidad de carga, haciendo pequeños agujeros con medidas entre 10 y 20 nanómetros en las capas del material conductor, lo que permite una mejor circulación de la energía según los iones de litio se mueven para transmitirse la carga eléctrica.
Por supuesto, este proceso de desarrollo está muy lejos de convertirse en una posibilidad a nivel comercial, pues pese a que se han subsanado en gran parte las desventajas del silicio, las nuevas baterías siguen sufriendo una severa pérdida de capacidad, reduciéndose a la mitad la ventaja con respecto a las baterías de hoy en día — es decir, de 10 veces a 5 veces el aumento de capacidad — en un periodo de 150 ciclos de carga-descarga. Los resultados son realmente prometedores sin embargo, y dado el aumento de capacidad los ciclos pueden extenderse más en el tiempo. Por ejemplo, si cargamos a diario nuestro smartphone, con estas nuevas baterías “Li-Ion-Si” podríamos aumentar esa autonomía a 10 días, lo que significa que 150 ciclos podrían suponer hasta 50 meses hasta que la capacidad se reduzca, momento en el que todavía tendríamos una considerable ventaja en comparación con la capacidad actual. En la publicación, el grupo de investigación ha dejado caer que esta tecnología podría estar lista para producción en un plazo de tres a cinco años, justo a tiempo para ¿Samsung Galaxy VII? ¿iPhone 5?

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