Cuando se trata de las baterías que dan energía a gran parte de nuestro mundo actual. Hay dos aspectos particulares de las baterías que muchos creen que deben mejorar para satisfacer nuestras necesidades futuras. Estos son la longevidad de la batería y su capacidad, es decir, cuánta carga puede almacenar. Desde los smartphones hasta los marcapasos y los automóviles, las baterías alimentan gran parte de nuestro mundo y su importancia solo continúa creciendo.
Baterías que se reparan solas con una vida útil prolongada
En la actualidad tenemos baterías de iones de litio y sodio. Aunque ambas son baterías poderosas, los ciclos repetidos de carga y uso pueden alterar significativamente su longevidad y reducir su capacidad de almacenamiento con el tiempo, y aunque las baterías han mejorado en estos dos aspectos, aún les queda mucho por mejorar. En el caso de los móviles, seguimos con la necesidad de llevar siempre encima una batería usb, por temor a quedarnos sin batería cuando más la necesitemos. Además, este sentimiento es mayor cuando el dispositivo tiene ya unos años. Y es que, aunque se le un uso correcto y cuidadoso, es una realidad que con el paso del tiempo pierden gran parte de su eficacia y lo que antes aguantaba hasta dos días termina sin aguantar ni 24 horas. Por este motivo, muchos científicos investigan a fondo las causas que llevan a que esto ocurra, con el objetivo de que este conocimiento exhaustivo de acceso a desarrollar opciones mejores en un periodo no demasiado largo de tiempo.
En este caso, ingenieros de la Universidad de Tokio han concebido una manera de evitar este problema mediante el diseño de baterías que se reparan solas. El profesor Atsuo Yamada y su equipo han creado una innovación que no solo prolonga la vida útil de las baterías, sino que también puede ofrecerles mayores capacidades.
¿Porqué fallan las baterías actuales?
La gran parte de las baterías que utilizamos en la actualidad son las que usan iones de litio como electrolito, que mejora el viaje de los electrones entre el ánodo y el cátodo, produciendo corriente eléctrica necesaria para el funcionamiento de cualquier dispositivo. Con frecuencia también se usan algunas que sustituyen el litio por el sodio, pero el funcionamiento es casi igual y sus desventajas no se diferencian mucho.
Las baterías normalmente están compuestas de capas de material metálico. A medida que las baterías se cargan y descargan, estas capas comienzan a destruirse y desarrollan grietas llamadas fallas de apilamiento. Estos defectos disminuyen la capacidad de las baterías para almacenar y entregar una carga. La razón detrás de esta degradación sucede porque el material se mantiene unido por una conexión débil llamada fuerza de Van der Waals. Esta fuerza falla fácilmente debido a la tensión ejercida sobre las baterías durante la carga y el uso. Sin embargo, Yamada y sus colegas concibieron un nuevo material que puede soportar esta tensión.
La fuerza de Van der Waals
Demostraron que si la batería está fabricada con un material modelo – óxido de capa redox de oxígeno (Na2RuO3), no solo disminuye la degradación de los ciclos de carga y descarga, sino que las capas se reparan automáticamente. Esto se debe a que Na2RuO3 se mantiene unido por una fuerza llamada atracción columbina, que es mucho más fuerte que la fuerza de Van der Waals.
Esto significa que las baterías podrían tener una vida útil mucho más larga, pero también podrían ser empujadas más allá de los niveles que actualmente las dañan. Aumentar la densidad de energía de las baterías es de suma importancia para realizar el transporte electrificado.
