Un nuevo tipo de electrodo denominado MXene viene a solucionar el problema del tiempo de carga de la batería de tu smatphone. Tu móvil podrá cargarse en cuestión de segundos.
El talón de Aquiles de los dispositivos móviles es la batería. El tiempo de autonomía y la necesidad de carga constante se han convertido en verdaderos quebraderos de cabeza para todos, y en el reto de los ingenieros de smartphones. La batería se acaba muy rápido y hay que cargar varias veces al día. Lo que supone largas esperas.
El material
Un equipo de investigadores de la Universidad Drexel de Filadelfia (EE.UU.), liderado por el Yuri Gogotsi, está desarrollando un modelo de baterías compuestas por unos electrodos especiales que permitirían la carga ultrarrápida de nuestros dispositivos móviles.
Este nuevo tipo de electrodo que carga la batería en tan solo unos segundos utiliza un nanomaterial bidimensional denominado MXene, que posee una capacidad altísima de conductividad eléctrica. Por lo que, en un futuro no muy lejano, las baterías convencionales se podrían cargar a la misma velocidad que los supercondesadores.
Los problemas de las baterías convencionales
Las baterías tradicionales de ion litio funcionan mediante procesos químicos. Los modelos comunes se componen de dos electrodos, que son celdas electroquímicas, uno con carga positiva (cátodo) y otro con carga negativa (ánodo). Los electrodos son conductores eléctricos empleados para hacer contacto con los electrolitos, que permiten que los iones vayan pasando entre los electrodos y la corriente eléctrica fluya de la batería y alimente al dispositivo.
Estas baterías tienen vidas más largas o permiten más ciclos de recarga, pero también tienen su lado negativo. En su interior, durante el reposicionamiento de iones se suelen crear pequeñas acumulaciones que, eventualmente, obstaculizan el contacto entre el electrodo positivo y el negativo, lo que es posible que derive en un cortocircuito. Para evitar dicha formación de dentrinas, los diseños actuales incluyen un electrodo de grafito relleno de litio en vez de litio puro.
Yury Gogotsi y su equipo han desarrollado una solución para evitar la formación de dentrinas: usar nanodiamantes. En un estudio publicado en Nature, los autores señalan que, en una prueba de carga y descarga durante 200 horas, no se ha detectado formación alguna de dentrinas. Gogotsi asegura que “todavía es difícil estar 100% seguro de que las dentrinas nunca crecerán. Hay que realizar pruebas más extensas”.
El material revolucionario
Por otro lado, las baterías compuestas por MXene trabajan con procesos físicos, lo que proporciona una velocidad de carga mucho mayor a los dispositivos que lo posean. Este material se caracteriza por su alta conductividad gracias a su estructura porosa que permite a los iones circular por “autopistas” de alta velocidad en lugar de por las “carreteras convencionales” que tiene las baterías normales, explica María Lukatsakaya, también investigadora implicada en el proyecto.
Gogotsi explica que la carga de los electrodos de MXene se produce en milisegundos, gracias a la alta conductividad del material. Estos nuevos electrodos alcanzan una mayor densidad eléctrica, por lo que su eficiencia tiene que ser equiparable a la de los supercondensadores y sus prestaciones, haciendo que el coste energético sea mucho menor.
MXene, que está compuesto de titanio y carburo de molibdeno, funciona de forma similar al grafeno, es decir, está formado por capas muy pequeñas superpuestas unas encima de otras. Así́ se da lugar a este nanomaterial, que dispone de una técnica clave para agilizar el tiempo de carga. Este material revolucionario también está rodeado de óxido o metal junto a un hidrogel, lo que permite que sus iones se muevan de forma libre. Esto hace que MXene sea un gran conductor de la electricidad y los electrodos se recarguen en milisegundos.
La batería almacena la energía en los electrodos durante la carga, y después, de manera dosificada, va suministrando el flujo de alimentación para los dispositivos. Dicha composición de las baterías dotaría a los dispositivos un almacenamiento de energía ultrapotente que permitiría una capacidad de carga mayor en tan solo unos segundos.
En un futuro no muy lejano
La llegada de este material a los teléfonos móviles no sería muy complicada, ya que este proyecto ha sido desarrollado sobre las baterías actuales. Por ellos, solo habría que sustituir los electrodos antiguos por los nuevos de carga rápida.
Las baterías utilizadas para probar esta técnica son de un tamaño muy pequeño, por lo que los investigadores de Drexel tienen que conseguir emplear esta técnica en baterías de mayor tamaño como las de los móviles o las de los coches.
Una vez que el problema esté resuelto y los desarrolladores del material aumenten su densidad, la adaptación a la batería de tu teléfono no tardará en producirse. De momento, te quedan varios años de espera para poder disfrutar de esta carga ultra rápida.
