Batería que carga en segundos y dura una semana

Investigadores de Universidad de Florida Central han desarrollado un tipo radicalmente distinto de supercapacitor que podría en el futuro reemplazar las baterías de litio-ion, permitiendo a los usuarios cargar su teléfono móvil en unos pocos segundos y obtener una carga que duraría una semana. La nueva batería sería flexible y su tamaño una fracción del tamaño actual de las baterías de litio-ion.

La prueba de concepto del diseño está basado en un supercapacitor compuesto de dos núcleos con millones de nanocables altamente conductivos recubiertos con materiales de dos dimensiones.* Esto combina una carga y descarga rápida (densidad de alto poder) y una gran capacidad de almacenamiento (densidad de alta energía).

Diseño de supercapacitor: un arreglo de nanocables conductores eléctricos (naranja) con una cubierta recolectadora de corriente (azul) (crédito: Nitin Choudhary et al./ACS Nano)

Otra de las ventajas sería su “estabilidad cíclica” (las veces que una batería puede ser recargada, utilizada y recargada antes de empezar a degradar su rendimiento). Una batería de litio-ion puede ser recargada alrededor de 1,500 veces sin una pérdida significativa, comparada con los supercapacitores recientemente desarrollados basados en materiales de dos dimensiones, que pueden ser recargados más de 30,000 veces.

Imagen óptica del núcleo y recubrimiento de nanocables en una hoja de tugsteno bajo doblado mecánico (azul). La correspondiente imagen SEM (derecha) muestra nanocables de alta densidad bien alineados con su correspondiente recubrimiento en la superficie (recurado). (crédito: Nitin Choudhary et al./ACS Nano)

Los vehículos eléctricos pueden también verse beneficiados en un rango mayor de funcionamiento, así como mayor suministro de poder y velocidad. El material flexible podría también representar un avance significativo en la tecnología usable, de acuerdo a los investigadores, y podría también evitarse el riesgo de sobrecalentamiento y explosión que tienen las baterías de litio-ion.

Diagrama de Ragone que compara el rendimiento de distintas tecnologías con el rendimiento del supercapacitor de nanocables (credit: Nitin Choudhary et al./ACS Nano)

Hee-Suk Chung, del Instituto de Ciencia Básica de Corea, también participó en esta investigación, que fue recientemente publicada en la revista ACS Nano.

* El núcleo del nanocable está hecho de trióxido de tugsteno (WO3) and el recubrimiento de dos dimensiones es un metal de transición Calcogenuro, disulfuro de tugsteno (WS2).