Tendencias Científicas
Batería flexible, creada con fibras de madera. Imagen: Max Hamedi y Wallenberg Wood Science Center. Fuente: AlphaGalileo.
Investigadores de Suecia y EEUU han presentado un nuevo método para la fabricación de baterías de alta capacidad y elásticas, a partir de pulpa de madera.
Usando nanoceluosa descompuesta en tres fibras, los científicos -del Instituto Real de Tecnología KTH de Estocolmo, y de la Universidad de Stanford- han producido un material elástico y similar a la espuma para la batería. Dicho material puede soportar los golpes y el estrés.
"Es posible hacer materiales increíbles a partir de los árboles y de la celulosa", explica Max Hamedi, investigador del KTH, en un comunicado difundido por AlphaGalileo. Uno de los beneficios del nuevo material a base de madera es que puede ser utilizado para fabricar estructuras tridimensionales.
"Hay límites en lo que al grosor de las baterías se refiere, pero estos se vuelven menos relevantes en 3D", añade Hamedi. "Ya no estamos restringidos a dos dimensiones. Podemos fabricar en tres dimensiones, lo que nos permite ajustar aún más la electrónica a un espacio más pequeño". Esto se debe a que una estructura 3D permite almacenar mucha más energía en menos espacio de lo que es posible en las baterías convencionales, añade el investigador.
"Los materiales porosos en tres dimensiones han sido considerados hasta ahora como un obstáculo para la fabricación de electrodos. Pero hemos demostrado que esto no es un problema. De hecho, este tipo de estructura y arquitectura materiales permite flexibilidad y libertad en el diseño de baterías".
Usando nanoceluosa descompuesta en tres fibras, los científicos -del Instituto Real de Tecnología KTH de Estocolmo, y de la Universidad de Stanford- han producido un material elástico y similar a la espuma para la batería. Dicho material puede soportar los golpes y el estrés.
"Es posible hacer materiales increíbles a partir de los árboles y de la celulosa", explica Max Hamedi, investigador del KTH, en un comunicado difundido por AlphaGalileo. Uno de los beneficios del nuevo material a base de madera es que puede ser utilizado para fabricar estructuras tridimensionales.
"Hay límites en lo que al grosor de las baterías se refiere, pero estos se vuelven menos relevantes en 3D", añade Hamedi. "Ya no estamos restringidos a dos dimensiones. Podemos fabricar en tres dimensiones, lo que nos permite ajustar aún más la electrónica a un espacio más pequeño". Esto se debe a que una estructura 3D permite almacenar mucha más energía en menos espacio de lo que es posible en las baterías convencionales, añade el investigador.
"Los materiales porosos en tres dimensiones han sido considerados hasta ahora como un obstáculo para la fabricación de electrodos. Pero hemos demostrado que esto no es un problema. De hecho, este tipo de estructura y arquitectura materiales permite flexibilidad y libertad en el diseño de baterías".
Método de fabricación
El proceso para crear dicho material comienza con la rotura de las fibras de los árboles, hasta hacerlas más o menos un millón de veces más delgadas.
Luego se disuelve la nanocelulosa de estas fibras, se congela, y finalmente se liofiliza para que evapore toda su humedad. La liofilización es un proceso en el que se congela el producto y posteriormente se introduce en una cámara de vacío para realizar la separación del agua por sublimación. De esta manera, se elimina el agua desde el estado sólido al gaseoso del ambiente sin pasar por el estado líquido.
Por último, se somete el material a un proceso que estabiliza sus moléculas, de tal manera que no se derrumbe. "El resultado es a la vez fuerte, ligero y suave", afirma Hamedi.
Este aerogel puede entonces ser tratado para añadirle propiedades electrónicas. Con este objetivo, "utilizamos una técnica muy precisa, que raya en el nivel atómico, con la cual añadimos tinta condcutora de electricidad a la espuma. Con dicha tinta se puede cubrir toda la superficie interior del material".
Otra batería de madera
Anteriormente, científicos de la Universidad de Maryland (EEUU), ya crearon una pequeña batería de larga duración, eficiente y respetuosa con el medio ambiente con un trozo de madera recubierto con estaño. Los materiales utilizados para desarrollar esta batería fueron mil veces más finos que una hoja de papel.
Además, en su fabricación, se empleó el sodio en lugar del litio, como se hace en muchas baterías recargables, para que el dispositivo no resultase nocivo para el medioambiente.
El proceso para crear dicho material comienza con la rotura de las fibras de los árboles, hasta hacerlas más o menos un millón de veces más delgadas.
Luego se disuelve la nanocelulosa de estas fibras, se congela, y finalmente se liofiliza para que evapore toda su humedad. La liofilización es un proceso en el que se congela el producto y posteriormente se introduce en una cámara de vacío para realizar la separación del agua por sublimación. De esta manera, se elimina el agua desde el estado sólido al gaseoso del ambiente sin pasar por el estado líquido.
Por último, se somete el material a un proceso que estabiliza sus moléculas, de tal manera que no se derrumbe. "El resultado es a la vez fuerte, ligero y suave", afirma Hamedi.
Este aerogel puede entonces ser tratado para añadirle propiedades electrónicas. Con este objetivo, "utilizamos una técnica muy precisa, que raya en el nivel atómico, con la cual añadimos tinta condcutora de electricidad a la espuma. Con dicha tinta se puede cubrir toda la superficie interior del material".
Otra batería de madera
Anteriormente, científicos de la Universidad de Maryland (EEUU), ya crearon una pequeña batería de larga duración, eficiente y respetuosa con el medio ambiente con un trozo de madera recubierto con estaño. Los materiales utilizados para desarrollar esta batería fueron mil veces más finos que una hoja de papel.
Además, en su fabricación, se empleó el sodio en lugar del litio, como se hace en muchas baterías recargables, para que el dispositivo no resultase nocivo para el medioambiente.
Referencia bibliográfica:
Gustav Nyström, Andrew Marais, Erdem Karabulut, Lars Wågberg, Yi Cui, Mahiar M. Hamedi. Self-Assembled Three-Dimensional And Compressible Interdigitated Thin Film Supercapacitors And Batteries. Nature Comnunications (2015). DOI: 1038/ncomms8259.
Gustav Nyström, Andrew Marais, Erdem Karabulut, Lars Wågberg, Yi Cui, Mahiar M. Hamedi. Self-Assembled Three-Dimensional And Compressible Interdigitated Thin Film Supercapacitors And Batteries. Nature Comnunications (2015). DOI: 1038/ncomms8259.
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