Híbridos y Eléctricos

INVESTIGACIÓN COREANA

Baterías de litio imprimibles y estirables para colocarse sobre cualquier superficie

Un equipo de investigación coreano ha desarrollado una batería de litio blanda, mecánicamente deformable y estirable y que se puede “imprimir” en prácticamente cualquier superficie, como ropa o incluso, en un futuro, implementarse sobre la carrocería de un coche eléctrico.

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Un equipo de investigadores del KIST ha fabricado una batería de litio que puede imprimirse sobre una tela y que en un futuro podrá aplicarse sobre otro tipo de superficies.

El equipo de investigación del Centro de Materiales Híbridos Blandos del Instituto de Ciencia y Tecnología de Corea (KIST) ha anunciado el desarrollo de una batería de litio en la que todos los componentes, incluido el ánodo, el cátodo, el colector de corriente, los electrolitos y el material de la cápsula son extensibles e imprimibles. El prototipo que posee características para la deformación mecánica libre tiene además una alta capacidad energética.

El aumento de la demanda de dispositivos portátiles de alto rendimiento, como pulseras inteligentes, dispositivos electrónicos implantables, marcapasos o dispositivos portátiles blandos ha impulsado el desarrollo de baterías blandas y elástica como la piel humana. El electrodo inorgánico duro de una batería convencional comprende la mayor parte de su volumen lo que dificulta que pueda deformarse. Otros componentes como el separador y el colector de corriente que extrae y transfiere las cargas eléctricas, también deben poder estirarse. Además, existe un problema fundamental de integridad estructural puesto que debe evitarse la fuga del electrolito líquido situado entre los electrodos por el que circulan los iones de litio.

Para mejorar la capacidad de deformación, el equipo de investigación dirigido por el Dr. Jeong Gon evitó el uso de materiales innecesarios para el almacenamiento de energía, como se había hecho en otros estudios, como el caucho. Desarrolló y aplicó un nuevo material de gel orgánico suave y estirable basado en el material aglutinante existente. Este material sujeta firmemente los materiales del electrodo activo en su lugar y facilita la transferencia de iones. Además, se fabricó una tinta conductora usando un material con excelentes propiedades de estirabilidad para servir como material colector de corriente y un encapsulante que puede funcionar de manera estable incluso a alto voltaje y en varios estados deformados sin hincharse debido a absorción de electrolitos.

El prototipo desarrollado puede incorporar los materiales que se emplean en las baterías de iones de litio existentes. Funcionando a un voltaje de 3,3 voltios o más el resultado que ofrece en cuanto a densidad de almacenamiento de energía es excelente alcanzando aproximadamente los 2,8 mWh/cm2. Un resultado similar al que se obtiene con las baterías duras de iones de litio disponibles en el mercado.

Todos los componentes de la batería de iones de litio extensible poseen la estabilidad mecánica para mantener su rendimiento incluso después de estirarla repetidamente 1.000 veces o más, con una capacidad de alargamiento del 50 % o más.

Para la fabricación de la batería, el equipo de investigación imprimió directamente los materiales del electrodo y el colector de corriente que habían desarrollado en los dos lados de una prenda de ropa (un calentador de brazos) fabricada con spandex. A continuación aplicó un encapsulante estirable al material. Esto demuestra la capacidad de esta batería orgánica de alto voltaje para que pueda ser colocada directamente en la ropa. La batería pudo alimentar continuamente un reloj inteligente incluso cuando la prensa se estiraba para ponerla o quitarla del brazo.

Según el Dr. Son su equipo ha desarrollado una tecnología de batería de iones de litio extensible que brinda la libertad estructural necesaria para que pueda ser imprimible en telas. También ofrece libertad a la hora de utilizar los materiales que se emplean en las baterías de litio existentes. Y por último ofrece libertad de deformación mecánica para permitir una alta densidad de energía. El equipo afirma que espera que este sistema de almacenamiento de sea aplicable al desarrollo de varios dispositivos portátiles que podrían implementarse sobre cualquier superficie.

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