Las baterías recargables de iones de litio se encuentran prácticamente en todas partes, alimentando todo, desde teléfonos inteligentes hasta computadoras portátiles, auriculares a dispositivos de juego y mucho más.
Pero si bien la conveniencia de esta química de batería omnipresente (y ganadora del Premio Nobel ) ha cambiado radicalmente la forma en que usamos y cargamos la tecnología portátil, el ión de litio está lejos de la perfección absoluta.
El rendimiento de las baterías de iones de litio se degrada con el tiempo y, a veces, las fallas en las celdas de la batería pueden provocar sobrecalentamiento y peligros de incendio, y las empresas a veces tienen que emitir retiradas urgentes de productos que pueden explotar sin previo aviso.
Y como puede corroborar cualquiera que tenga un teléfono inteligente, tableta o computadora portátil, cargar baterías de iones de litio puede ser un proceso lento que puede tomar mucho tiempo. En ese aspecto, los científicos tienen buenas noticias que informar.
Investigadores en Rusia han desarrollado un nuevo tipo de tecnología de batería que, según dicen, puede cargar aproximadamente 10 veces más rápido que las baterías de iones de litio existentes, una aceleración que podría ofrecer enormes ventajas de ahorro de tiempo si se implementara en dispositivos cotidianos.
Al respecto, el investigador de electroquímica Oleg Levin de la Universidad de San Petersburgo, explicó:
Una batería fabricada con nuestro polímero se cargará en segundos, unas 10 veces más rápido que una batería de iones de litio tradicional. Esto ya se ha demostrado a través de una serie de experimentos.
La clave de las nuevas baterías es una especie de polímero redox a base de nitroxilo, un material que puede sufrir oxidación reversible (pérdida de electrones) y reducción (ganancia de electrones) cuando se descarga y carga.
En este caso, el polímero redox utilizado es una forma sintetizada de NiSalen (níquel-salen), un metalopolímero que contiene metal, en el que las cadenas de átomos de níquel y salen actúan como cables moleculares para aumentar la conductividad electrónica.
Como señalan los investigadores en su trabajo:
En los polímeros basados en nitroxilo, la única vía de transporte de carga es el salto de electrones entre los centros redox adyacentes, que es rápido a escala microscópica.
A pesar de esto, la conductividad electrónica macroscópica del material a base de nitroxilo parece ser muy baja.
En las pruebas, los investigadores exploraron varios tipos de polímeros diferentes, pero la química de NiSalen fue el único dispositivo que resultó ser estable y eficiente, gracias a la forma en que las estructuras de níquel y salen funcionaban como una columna vertebral conductora. Las estructuras actuaron simultáneamente como un colector de carga para los colgantes de nitroxilo al mismo tiempo que respaldaban la capacidad redox de la sustancia.
El dispositivo también funciona bien a bajas temperaturas, lo que no es algo que pueda decirse de las baterías de iones de litio sensibles a la temperatura. Sin embargo, no es que el veloz NiSalen sea necesariamente perfecto en todas las áreas todavía. Según Levin:
En esta etapa, todavía está rezagado en términos de capacidad, entre un 30 y un 40 por ciento menos que en las baterías de iones de litio.
Actualmente estamos trabajando para mejorar este indicador mientras mantenemos la tasa de carga y descarga.
En teoría, los polímeros a base de nitroxilo deberían ofrecer en última instancia un buen potencial capacitivo, por lo que puede ser solo cuestión de tiempo antes de que el equipo descubra cómo ajustar la batería para que ofrezca un buen margen de carga además de una conductividad atractiva.
Para Levin, los beneficios de este nuevo tipo de batería van más allá de la rapidez de carga:
Es seguro de usar; no hay nada que pueda representar un peligro de combustión, a diferencia de las baterías de cobalto [incluidas las baterías de iones de litio] que están muy extendidas en la actualidad.
También contiene significativamente menos metales que pueden causar daño ambiental. El níquel está presente en nuestro polímero en una pequeña cantidad, pero hay mucho menos que en las baterías de iones de litio.