IngenierÃa
Electrodo de baterÃa que se autorrepara
Unos investigadores han creado el primer electrodo de baterÃa capaz de autorrepararse, abriendo asà un prometedor camino hacia el desarrollo de una nueva generación de baterÃas de ión-litio, comercialmente viables, para automóviles eléctricos, teléfonos móviles y otros dispositivos.
El secreto está en un polÃmero elástico que recubre el electrodo, lo mantiene sujeto de una pieza y espontáneamente repara las pequeñas fisuras que se generan en el electrodo durante el funcionamiento de la baterÃa.
Este singular polÃmero lo desarrolló Chao Wang de la Universidad de Stanford en California, Estados Unidos, en el laboratorio que dirige en dicha universidad la ingeniera quÃmica Zhenan Bao.
La investigación realizada ahora por Wang, Bao y sus colegas de la citada universidad y del Laboratorio del Acelerador Nacional SLAC, en Menlo Park, California, ha demostrado que los electrodos de silicio probados en los experimentos duraron 10 veces más tiempo cuando estaban recubiertos con el polÃmero de autorreparación, el cual reparaba cualquier fisura en unas pocas horas.
La capacidad actual que el nuevo sistema tiene para almacenar energÃa está ya en el rango práctico, pero los cientÃficos creen que se puede aumentar mucho más.
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Lograr un electrodo de larga vida para las nuevas y ambiciosas baterÃas de ión-litio es fundamental para que éstas sean de utilidad verdaderamente práctica.
Investigadores de todas partes del mundo trabajan para encontrar lo antes posible formas de almacenar más energÃa en los electrodos negativos de las baterÃas de ión-litio, y para lograr una mayor eficiencia al tiempo que un menor peso. Uno de los materiales para electrodo más prometedores es el silicio; tiene una gran capacidad para absorber iones de litio desde el fluido de la baterÃa durante la carga y luego para liberarlos cuando la baterÃa comienza a trabajar suministrando electricidad.
Pero esta gran capacidad tiene un precio: Los electrodos de silicio se dilatan hasta tres veces su tamaño normal y luego se encogen en la misma proporción cada vez que la baterÃa se carga y se descarga, por lo que no pasa mucho tiempo hasta que el quebradizo material se agrieta y fragmenta, lo que reduce la eficiencia de la baterÃa hasta volverla inservible. Éste es un problema que afecta de forma acuciante a todos los electrodos en baterÃas de gran capacidad de la gama citada y otras.
Dotar al electrodo de una capacidad de autorreparación es una solución prometedora. En el nuevo sistema ensayado, los cientÃficos deliberadamente debilitaron algunos de los enlaces quÃmicos dentro del polÃmero. El material resultante se rompe fácilmente, pero los extremos rotos son quÃmicamente atraÃdos el uno al otro y asà rápidamente se unen otra vez, recomponiendo asimismo al silicio que recubren, e imitando en algunos aspectos el proceso que les permite reensamblarse a moléculas biológicas como la de ADN.
En el trabajo de investigación y desarrollo también han participado Yi Cui, Zheng Chen y Matthew T. McDowell, de la Universidad de Stanford, asà como Hui Wu, ahora en la Universidad Tsinghua en China.
Información adicional
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El secreto está en un polÃmero elástico que recubre el electrodo, lo mantiene sujeto de una pieza y espontáneamente repara las pequeñas fisuras que se generan en el electrodo durante el funcionamiento de la baterÃa.
Este singular polÃmero lo desarrolló Chao Wang de la Universidad de Stanford en California, Estados Unidos, en el laboratorio que dirige en dicha universidad la ingeniera quÃmica Zhenan Bao.
La investigación realizada ahora por Wang, Bao y sus colegas de la citada universidad y del Laboratorio del Acelerador Nacional SLAC, en Menlo Park, California, ha demostrado que los electrodos de silicio probados en los experimentos duraron 10 veces más tiempo cuando estaban recubiertos con el polÃmero de autorreparación, el cual reparaba cualquier fisura en unas pocas horas.
La capacidad actual que el nuevo sistema tiene para almacenar energÃa está ya en el rango práctico, pero los cientÃficos creen que se puede aumentar mucho más.
Lograr un electrodo de larga vida para las nuevas y ambiciosas baterÃas de ión-litio es fundamental para que éstas sean de utilidad verdaderamente práctica.
Investigadores de todas partes del mundo trabajan para encontrar lo antes posible formas de almacenar más energÃa en los electrodos negativos de las baterÃas de ión-litio, y para lograr una mayor eficiencia al tiempo que un menor peso. Uno de los materiales para electrodo más prometedores es el silicio; tiene una gran capacidad para absorber iones de litio desde el fluido de la baterÃa durante la carga y luego para liberarlos cuando la baterÃa comienza a trabajar suministrando electricidad.
Pero esta gran capacidad tiene un precio: Los electrodos de silicio se dilatan hasta tres veces su tamaño normal y luego se encogen en la misma proporción cada vez que la baterÃa se carga y se descarga, por lo que no pasa mucho tiempo hasta que el quebradizo material se agrieta y fragmenta, lo que reduce la eficiencia de la baterÃa hasta volverla inservible. Éste es un problema que afecta de forma acuciante a todos los electrodos en baterÃas de gran capacidad de la gama citada y otras.
En el trabajo de investigación y desarrollo también han participado Yi Cui, Zheng Chen y Matthew T. McDowell, de la Universidad de Stanford, asà como Hui Wu, ahora en la Universidad Tsinghua en China.
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