Los nanomateriales y el diseño de las baterías son la solución para que la pila del celular cargue en segundos y la de un auto eléctrico en minutos.

A cada nueva generación de gadgets, el consumo de baterías es mayor, y por ende crece la necesidad de crear mejores baterías. Los científicos del colegio de ingeniería de la Universidad de Drexel, en Estados Unidos, han asumido el reto y anunciaron que muy pronto será posible cargar la batería de un smartphone en segundos y la de un coche eléctrico en minutos.

El equipo de investigadores, liderado por el doctor Yury Gogotsi, desarrollaron nuevos electrodos basados en un nanomaterial llamado MXene, que prometen tiempos de carga extremadamente rápidos en las baterías químicas (como las de litio). de la misma forma que una batería recarga el flash de una cámara, por ejemplo.

El diseño del electrodo, componente esencial en cualquier batería ya que en ellos se almacena la energía, es la clave de la rapidez en la carga. Los científicos diseñaron el electrodo de tal forma que pareciera un “sándwich” de óxido-metal con hidrogel para crear una estructura extremadamente conductiva, pero que aún permite a los iones moverse libremente mientras la pila se está cargando.

El diseño de los electrodos con MXene permiten una carga más rápida porque abren caminos para que los iones viajen rápidamente dentro del material.
El diseño de los electrodos con MXene permiten una carga más rápida porque abren caminos para que los iones viajen rápidamente dentro del material.

Para almacenar energía, el material de los electrodos debe tener “puertos”. En la electroquímica, estos puertos son llamados “sitios redox activos”: lugares que mantienen una carga eléctrica cuando cada ion es entregado. Así que, si el material del electrodo tiene más puertos, puede almacenar más energía.

Maria Lukatskaya, una de las investigadoras que publicó sus resultados en la revista Nature, explicó que en las baterías y supercapacitores tradicionales, los iones tienen “un camino tortuoso hacia los puertos de carga de almacenamiento”, lo que no solo relentiza todo el proceso, sino que también crea “una situación en la que muy pocos iones llegan a su destino a tasas de carga rápida”

“La arquitectura de electrodos ideal sería que los iones se mueven a los puertos a través de múltiples vías de alta velocidad; en lugar de tomar carreteras de un solo carril. Nuestro diseño de electrodo macroporoso alcanza este objetivo, que permite una carga rápida”, explicó Lukatskaya.

La investigación, como pasa en muchos casos, enfrenta un nuevo reto: la producción en masa. Tendremos que esperar unos años antes de que las primeras baterías de carga ultra rápida lleguen a nuestras manos, pero su existencia es ya una posibilidad.

fuente Nature

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