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Las algas podrían aumentar la capacidad de las baterías
vía ALT1040 de JJ Velasco el 9/09/11
Además del tamaño, uno de los retos en la concepción de cualquier dispositivo móvil es conseguir una batería que pueda darle la mayor autonomía posible sin sacrificar el tamaño, penalizar el peso y, además, no fastidie el diseño del dispositivo. El otro día mi compañero David nos aportaba 5 consejos para alargar la autonomía de nuestro smartphone pero, realmente, los dispositivos actuales demandan baterías con mucha más capacidad. Precisamente, investigadores del Instituto de Tecnología de Georgia y la Universidad de Clemson han explorado la posibilidad de aumentar la capacidad de las baterías de litio utilizando algas marinas.
Las algas marinas, aunque muchas veces no nos demos cuenta, son utilizadas en muchos ámbitos, por ejemplo, como aditivo alimenticio o en productos cosméticos. Según estos investigadores el Alginato podría ser la solución al problema de la capacidad de las baterías. Actualmente, las baterías de litio podrían almacenar hasta 10 veces más energía por celda si los ánodos de grafito fuesen sustituidos por otros realizados a base de silicio, sin embargo, no se utilizan porque éstos tienden a degradarse con las cargas y descargas de la batería por lo que se sacrifica la capacidad para alargar la vida útil de la batería.
Una batería de iones de litio almacena energía mediante la acumulación de iones en el ánodo y, mientras se usa, los iones viajan a través de un electrolito hacia el cátodo. Los ánodos, tal y como comentábamos, están compuestos por una mezcla de un polvo de grafito con un polímero aglutinante (el fluoruro de polivinilideno o PVDF). Por el contrario, cuando se utiliza silicio en vez del grafito, el ánodo de la batería puede almacenar mucho más iones, sin embargo, las partículas de silicio se hinchan cuando la batería está cargada y este aumento de volumen (de hasta cuatro veces su tamaño) provoca grietas en la estructura del PVDF y, pro tanto, daños en el ánodo. Añadiendo el alginato como sustituto del PVDF, el ánodo puede hincharse pero la estructura no se resquebraja, obteniéndose un ánodo de silicio estable que, por ahora, es capaz de multiplicar por ocho la capacidad de la batería con ánodos de grafito.
Es sorprendente que un compuesto como el alginato, que se usa para espesar cremas o como aditivo alimenticio, pueda contribuir a la generación de baterías con mucha más capacidad. Según Gleb Yushin, director del Centro de Materiales nanoestructurados para almacenamiento de energía del Instituto Tecnológico de Georgia, el equipo buscaba polímero sintéticos derivados de la celulosa vegetal porque tenían estructuras cercanas a lo que buscaban pero no eran lo suficientemente uniformes, así que se centraron en las plantas acuáticas:
Pensamos que podría existir ya algún polímero que pudiésemos utilizar porque las plantas acuáticas, especialmente las algas marinas, se encuentran inmersas en un electrolito
Otra de las ventajas del uso del alginato es que simplifica el proceso de fabricación del ánodo de la batería porque, no hace necesario el uso de un disolvente (el NMP) que puede sustituirse por agua. Por otro lado, el equipo quiere explorar la posibilidad de aplicar el alginato para mejorar el rendimiento de las baterías con ánodos de grafito, para permitir más ciclos de carga y descarga, alargando la vida útil del dispositivo.
De todas maneras, queda bastante tiempo para que podamos ver este tipo de baterías en el mercado. Tras este hallazgo, los investigadores deberán desarrollar un cátodo que sea capaz de manejar la misma cantidad de iones de litio que el ánodo, aunque según los datos de Yushin, los cátodos existentes combinados con el los ánodos de silicio y alginato, podrían aumentar la capacidad de las baterías actuales en un 30%-40%.