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Más potencia por los pelos

Si en el “post” anterior veíamos (casi no veíamos) las ventajas de la nanotecnología a la hora de crear un nuevo material hasta 30 veces “más negro” que el estándar actualmente utilizado por determinados institutos gubernamentales, hoy podemos estudiar los avances en las baterías de litio basados en la nueva tecnología del “diez elevado a menos nueve”.

En este caso, el avance ha sido publicado por científicos de la Universidad de Stanford, en California, dirigidos por Yi Cui, u profesor asistente del departamento de materiales, ciencia e ingeniería. Ha colaborado directamente Candace Chan, una estudiante, y otros cinco estudiantes más.

La nueva tecnología permite conseguir hasta 10 veces más cantidad de energía eléctrica a partir de las baterías recargables de ión-litio que aquella que se puede alcanzar con esas baterías y la tecnología actual.

Con una de estas posibles nuevas baterías, uno de los ordenadores portátiles actuales, que típicamente puede operar (accediendo al disco duro de vez en cuando) durante unas dos horas, podría operar hasta 20 horas en las mismas condiciones.

También, según las nuevas normas restrictivas para el transporte de baterías de litio en los aviones, podríamos llevar una mayor cantidad de energía de reserva dentro de las citadas normas.

El fundamento tecnológico del nuevo desarrollo es el siguiente:

La cantidad de energía que puede almacenar una batería de ión-litio depende principalmente de la cantidad de litio que puede “sostener” en su superficie el ánodo, que en una batería al uso es de carbono (como en una pila carbón-zinc).
El silicio, frente al carbono ofrece una capacidad mucho mayor, pero tiene inconvenientes graves:

El silicio, utilizado como ánodo se hincha durante la operación de carga, conforme va absorbiendo los átomos de litio cargados positivamente. Ello en si no sería malo si no fuese porque en el ciclo de descarga, esos ánodos de silicio vuelven a perder volumen, y la fatiga mecánica de esos ciclos alternantes hacen que los filamentos de silicio de fracturen poco a poco, degradando pronto el rendimiento de la batería.

Pues bien: la nanotecnología acude al rescate, permitiendo a los científicos y fabricantes crear filamentos de silicio (ánodos), unos "pelos" tan finos que cada uno de ellos es de un diámetro de aproximadamente mil veces menor que el grosor de un folio normal de papel de oficina.
Al ser tan delgados, si bien son capaces de “engordar” hasta en cuatro veces, su flexibilidad hace que –al estilo de un delgado junco– la fatiga de material sea muy baja, evitando la rotura ciclo tras ciclo.


Imagen cortesía de la revista "Nature Nanotechnology"

Como puede verse por la fotografía, en la batería nanotecnológica de Cui y su equipo una maraña de filamentos muy finos de silicio adsorbe el litio para realizar la reacción.

Cui lleva ya 30 años investigando sobre baterías de litio, y ahora ha conseguido “cultivar” sus filamentos de nanosilicio sobre una base de acero inoxidable, con lo que la buena conectividad está garantizada.

Aunque las nuevas baterías no estarán disponibles de inmediato, algunas firmas ya están interesadas en formar sociedad para su fabricación.

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