Nuevas microbaterías darán gran impulso a la electrónica

Sección transversal de electrodos interdigitados que alternan entre ánodo y cátodo en una microbatería vista con microscopio de electrones. La imagen muestra los electrodos aumentados hechos con base de níquel y recubierto con níquel-estaño, en la izquierda, y óxido de manganeso litiado, derecha. Escala: 50mm y 1mm en los recuadros. (Crédito: James H. Pikul et al./Nature Communications)

Nuevas microbaterías desarrolladas por investigadores de la Universidad de Illinois, Urbana-Champaign, supera aún los mejores supercapacitores y podría generar nuevas aplicaciones en las radiocomunicación y electrónica compacta.

“Es una forma completamente nueva de ver las baterías”, dijo William P. King, profesor de ciencia mecánica e ingeniería. “Una batería puede [ahora] proporcionar mucho más poder que cualquiera de nosotros haya imaginado”.

“En las últimas décadas, la electrónica se ha hecho pequeña. Las  partes pensantes de las computadoras se han hecho pequeñas. Y la batería ha quedado atrás, muy atrás. Esta es una microtecnología que podría cambiar eso. Ahora, la fuente de poder tiene un alto rendimiento como todo lo demás”.

Con las actuales fuentes de poder, los usuarios han tenido que elegir entre poder y energía. Para aplicaciones que requieren mucho poder, como transmisión de señal de radio sobre una gran distancia, los capacitores liberan energía rápidamente pero sólo pueden almacenar muy pequeña cantidad. Para aplicaciones que requieren grandes cantidades de energía, como un radio funcionando en un largo periodo de tiempo, las celdas de combustible y baterías pueden almacenar mucha energía pero la liberan o se recargan muy lentamente.

Las nuevas microbaterías ofrecen tanto poder como energía, y modificando un poco su estructura los investigadores han podido ajustarlas en un amplio rango en la escala de poder versus energía.

Las baterías deben su alto rendimiento a su microestructura interna tridimensional. Las baterías tienen dos componentes esenciales:  el ánodo, negativo, y el cátodo, positivo. El diseño se basa en un cátodo de carga rápida diseñado por el grupo del profesor Paul Braun, y un ánodo similar desarrollado por King y Pikul, para posteriormente desarrollar una nueva forma de integrar los dos componentes a microescala para tener así una batería completa de rendimiento muy superior.

Con tanto poder, las baterías podrían alimentar sensores o señales de radio que se transmitan 30 veces más lejos, o dispositivos 30 veces más pequeños. Las baterías son recargables y se cargan hasta 1,000 veces más rápido que las tecnologías similares actuales. Adicionalmente a la electrónica de consumo, los dispositivos médicos como láseres, sensores y otras aplicaciones podrían tener un gran avance con ese tipo de poder disponibles.

Ahora, los investigadores trabajan en la integración de sus baterías con otros componentes electrónicos, así como su fabricación a bajo costo.

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