La duración y la seguridad de las baterías es uno de los grandes retos a superar en los próximos años si se quiere aumentar la funcionalidad de muchos productos tecnológicos a nuestro alrededor. Esta vez, la Universidad de Michigan se encuentra experimentando con nuevos materiales para mejorar la seguridad y la capacidad –así como la duración– de las baterías de iones de litio.
La Universidad se encuentra trabajando con Kevlar, un material muy resistente desarrollado por DuPont que es utilizado para chalecos antibalas, entre otras cosas. A través del uso de este material a escala nano, se pueden formar membranas que aíslan los electrodos de la batería de iones de litio. A diferencia de otros materiales resistentes como los nanotubos de carbono, el Kevlar es aislante, no conductor. Esta condición permitiría que las baterías de iones de litio fueran más seguras, y que eventos como los presentados hace un par de años con los Boeing 787 Dreamliner, donde se temía que las baterías integradas en estos aviones podrían provocar incendios en pleno vuelo.
De acuerdo con el artículo de la Universidad de Michigan, las baterías de iones de litio funcionan mediante el desplazamiento de esos iones de un electrodo a otro. Esto crea un desequilibrio de carga. En un ambiente ideal, los electrones no pueden salirse de la membrana entre los electrodos y su actividad se puede aprovechar como energía eléctrica. Sin embargo, si los agujeros en la membrana son muy grandes, los átomos de litio se pueden formar en estructuras alargadas que eventualmente pueden atravesar la membrana. Si estos electrones alcanzan el otro electrodo, se puede crear un cortocircuito, que aparentemente explica lo que sucedió con las baterías en los primeros modelos de Boeing 787 Dreamliner.
El Kevlar sería la respuesta a las baterías con mayor cantidad de litio, de manera segura
Las membranas de Kevlar desarrolladas por la Universidad de Michigan tienen unos poros de 15 a 20 nanómetros, de menor tamaño que las estructuras alargadas formadas por los electrones -que son de 20 a 50 nanómetros- por lo que protegen los electrodos de tener contacto con estas estructuras. Además, debido a la delgadez del material, será posible hacer baterías más delgadas, más seguras y con buena conductividad. La seguridad de estas baterías también tiene que ver con que el Kevlar es resistente al calor, y por ende menos propenso a incendios.
Las investigaciones de la Universidad de Michigan se unen a los esfuerzos de varias empresas privadas que están buscando la solución definita a las baterías, no solo de equipos como los smartphones, sino de cualquier otro dispositivo que pueda requerir una batería como es el caso de los aviones, y por qué no, los automóviles. En todos los proyectos se destaca la búsqueda de la eficiencia de las baterías actuales, y cómo a partir de lo que ya se tiene, se logra una carga más rápida, o una batería con mayor cantidad de litio, desarrollada por la Universidad de Stanford.
Imágenes: Boeing y Universidad de Michigan.
