Pilas eléctricas que dejen de funcionar si se calientan demasiado y vuelvan a funcionar cuando se enfríen lo suficiente
Unos investigadores han desarrollado la primera batería de ion-litio que deja de actuar antes de sobrecalentarse peligrosamente, y que después se reactiva cuando la temperatura desciende lo bastante.
La nueva tecnología podría prevenir casos de dispositivos electrónicos que se incendian, como los que han provocado retiradas de unidades y prohibiciones, sobre dispositivos de muy variados tipos, incluyendo teléfonos móviles.
Se han aprobado varias estrategias para resolver el problema de los fuegos accidentales en baterías de ion-litio, pero el equipo de la ingeniera química Zhenan Bao, de la Universidad de Stanford en California, Estados Unidos, ha diseñado la primera batería que puede dejar de funcionar y volver a reactivarse a lo largo de repetidos ciclos de calentamiento y enfriamiento sin comprometer su rendimiento.
Una batería típica de ion-litio consta de dos electrodos y un electrolito líquido o de gel que transporta las partículas cargadas entre ellos. Cortocircuitar la pila, sobrecargarla o agujerearla, genera calor. Si la temperatura alcanza unos 150 grados centígrados (aproximadamente 300 grados Fahrenheit), el electrolito puede incendiarse y producir una explosión.
Hay diversas formas de impedir que las pilas comiencen a arder, como por ejemplo añadir materiales ignífugos al electrolito. Desafortunadamente, estas técnicas causan efectos irreversibles cuando entran en acción, así que la batería deja de ser funcional después de que se sobrecalienta, tal como remarca Yi Cui, colega de Bao.
Para afrontar el problema, el equipo de Cui, Bao y Zheng Chen decidió recurrir a la nanotecnología. Bao inventó recientemente un sensor que se puede llevar puesto encima para monitorizar la temperatura del cuerpo humano. El sensor está hecho de un material plástico con diminutas partículas de níquel incrustadas, con púas de tamaño nanométrico surgiendo de su superficie.
Para los experimentos con baterías, los investigadores recubrieron las erizadas partículas de níquel con grafeno, una capa de carbono con el grosor de un átomo, y las integraron en una película delgada de polietileno elástico.
Unieron la película de polietileno a uno de los electrodos de la batería de manera que pudiera fluir a través de él una corriente eléctrica. Para conducir electricidad, las partículas erizadas tienen que tocarse físicamente entres sí. Pero durante la expansión térmica, el polietileno se estira. Eso causa que las partículas se separen, haciendo que la película no sea conductora, de modo que la electricidad ya no puede fluir a través de la batería.
Cuando los investigadores calentaron la batería por encima de los 70 grados centígrados (160 grados Fahrenheit), la película de polietileno se expandió rápidamente como un globo, haciendo que las partículas puntiagudas se separasen y que la batería dejase de funcionar. Pero cuando la temperatura se redujo por debajo de ese umbral, el polietileno se encogió, las partículas volvieron a entrar en contacto y la batería empezó a generar electricidad otra vez.
Con esta técnica de fabricación, se puede escoger la temperatura crítica. Para hacerla más baja o más alta, basta con variar la cantidad de partículas agregadas o el tipo de materiales de polímero empleados. Por ejemplo, se puede hacer que una pila deje de actuar a 50 grados centígrados, o a los 100.
Unos investigadores han desarrollado la primera batería de ion-litio que deja de actuar antes de sobrecalentarse peligrosamente, y que después se reactiva cuando la temperatura desciende lo bastante.
La nueva tecnología podría prevenir casos de dispositivos electrónicos que se incendian, como los que han provocado retiradas de unidades y prohibiciones, sobre dispositivos de muy variados tipos, incluyendo teléfonos móviles.
Se han aprobado varias estrategias para resolver el problema de los fuegos accidentales en baterías de ion-litio, pero el equipo de la ingeniera química Zhenan Bao, de la Universidad de Stanford en California, Estados Unidos, ha diseñado la primera batería que puede dejar de funcionar y volver a reactivarse a lo largo de repetidos ciclos de calentamiento y enfriamiento sin comprometer su rendimiento.
Una batería típica de ion-litio consta de dos electrodos y un electrolito líquido o de gel que transporta las partículas cargadas entre ellos. Cortocircuitar la pila, sobrecargarla o agujerearla, genera calor. Si la temperatura alcanza unos 150 grados centígrados (aproximadamente 300 grados Fahrenheit), el electrolito puede incendiarse y producir una explosión.
Hay diversas formas de impedir que las pilas comiencen a arder, como por ejemplo añadir materiales ignífugos al electrolito. Desafortunadamente, estas técnicas causan efectos irreversibles cuando entran en acción, así que la batería deja de ser funcional después de que se sobrecalienta, tal como remarca Yi Cui, colega de Bao.
Para afrontar el problema, el equipo de Cui, Bao y Zheng Chen decidió recurrir a la nanotecnología. Bao inventó recientemente un sensor que se puede llevar puesto encima para monitorizar la temperatura del cuerpo humano. El sensor está hecho de un material plástico con diminutas partículas de níquel incrustadas, con púas de tamaño nanométrico surgiendo de su superficie.
Para los experimentos con baterías, los investigadores recubrieron las erizadas partículas de níquel con grafeno, una capa de carbono con el grosor de un átomo, y las integraron en una película delgada de polietileno elástico.
Unieron la película de polietileno a uno de los electrodos de la batería de manera que pudiera fluir a través de él una corriente eléctrica. Para conducir electricidad, las partículas erizadas tienen que tocarse físicamente entres sí. Pero durante la expansión térmica, el polietileno se estira. Eso causa que las partículas se separen, haciendo que la película no sea conductora, de modo que la electricidad ya no puede fluir a través de la batería.
Cuando los investigadores calentaron la batería por encima de los 70 grados centígrados (160 grados Fahrenheit), la película de polietileno se expandió rápidamente como un globo, haciendo que las partículas puntiagudas se separasen y que la batería dejase de funcionar. Pero cuando la temperatura se redujo por debajo de ese umbral, el polietileno se encogió, las partículas volvieron a entrar en contacto y la batería empezó a generar electricidad otra vez.
Con esta técnica de fabricación, se puede escoger la temperatura crítica. Para hacerla más baja o más alta, basta con variar la cantidad de partículas agregadas o el tipo de materiales de polímero empleados. Por ejemplo, se puede hacer que una pila deje de actuar a 50 grados centígrados, o a los 100.