Usan microesferas de metal líquido para reparar baterías rotas

Un equipo de investigadores de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign (UIUC), en Estados Unidos, y del Laboratorio Nacional Argonne, del Departamento de Energía norteamericano (DOE), está explorando cómo diseñar baterías que se autorreparen cuando se rompen.

Según declaraciones de uno de los desarrolladores, el científico Jeff Moore, aparecidas en un comunicado del Laboratorio Argonne, una tecnología de este tipo “ayudaría a los dispositivos electrónicos a sobrevivir al uso diario, tanto por los daños causados en las baterías por las continuas cargas como por los daños físicos cotidianos.

Con este sistema, los científicos esperan conseguir, por ejemplo, que si se nos rompe la batería del móvil porque se nos ha caído al suelo, ésta se repare por sí sola y podamos seguir utilizando el teléfono como si nada.

Sistema de emergencia

Los investigadores creen que la pérdida de conductividad eléctrica es lo que provoca que las baterías fallen y se estropeen para siempre.

Otras teorías señalan que la causa de estas roturas serían fallos moleculares específicos, quizá de los compuestos químicos que forman los electrodos o de los electrodos mismos. Otras señalan que las baterías se rompen de forma inevitable, debido a que los materiales que las componen se ven forzados a contraerse y expandirse con las cargas y descargas.

De cualquier forma, la capacidad de almacenamiento de las baterías suele decaer debido a la pérdida de conductividad eléctrica. En este aspecto es en el que se están centrando los científicos de la UIUC.

La idea en la que trabajan es la de colocar un sistema de “reparación de emergencia” en las baterías. El sistema consistiría en microesferas minúsculas, cada una de ellas menor que los glóbulos rojos de la sangre.

Estas microesferas contendrían en su interior un metal líquido. Añadidas a los componentes corrientes de las baterías, permanecerían inactivas la mayoría del tiempo de vida de éstas.

Pero, cuando las baterías se rompiesen, las cápsulas se abrirían liberando el metal líquido de su interior. El metal se introduciría en las grietas de los circuitos eléctricos, reconectándolos. De esta forma, el flujo eléctrico quedaría restaurado.

Reparación de diversos daños

Los investigadores afirman que las microcápsulas podrían ser diseñadas para reparar diferentes roturas. Por ejemplo, algunas podrían servir para arreglar los daños físicos y otras para responder al sobrecalentamiento de las baterías.

Esto sería posible gracias al diseño a medida del contenido de las microesferas, destinadas a la reparación de situaciones diversas.

Las microcápsulas se fabrican a gran escala desde los años 50 del siglo pasado.

Se usan, por ejemplo, para impregnar de perfume barras de muestra, que sueltan el aroma cuando son frotadas, o en bolígrafos, para que liberen tinta cuando la punta se presiona contra el papel.

Moore espera que “estas microcápsulas, que constituyen actualmente una tecnología bien conocida, faciliten el uso comercial de la tecnología” para la reparación casi espontánea de las baterías de los dispositivos electrónicos.

El primer paso de la investigación será probar la tecnología en un sistema simple (un electrodo con un cable), para ver si las microesferas pueden reparar un corte en el circuito. Los científicos esperan que con los nuevos materiales autorreparables existentes este proceso de reparación dure menos de un milisegundo.

Primeras pruebas en baterías de iones de litio

El siguiente paso, que los investigadores ya están poniendo en marcha, será probar las cápsulas en una batería.

El especialista en materiales y baterías del Laboratorio Nacional Argonne, Khalil Amine, está ayudando a Moore y su equipo a adaptar las cápsulas para baterías de iones de litio, que son dispositivos para el almacenamiento de energía eléctrica con una vida útil de tres años. En esta dirección, otros colaboradores del proyecto son los científicos Nancy Sottos y Scott White, de la UIUC.

Los resultados obtenidos quizá puedan minimizar algunos de los problemas típicos de las baterías de los dispositivos electrónicos, así como prolongar la vida útil de éstas. El pasado mes de diciembre, ya hablamos del trabajo de Moore y su equipo. Entonces, la Universidad de Illinois informó de los avances de los científicos en el desarrollo de una tecnología que permite crear chips autorreparables.