Nanotecnología para lograr baterías más potentes

Las baterías se componen de tres elementos: un electrodo negativo o ánodo, uno positivo o cátodo, y un material conductor, el electrolito, a través del cual los iones con carga positiva se mueven hacia el cátodo (cuando se consume la carga), o hacen el camino opuesto hasta incrustarse en el material poroso del ánodo (durante la recarga de la batería).

Ahora, en un trabajo publicado en la revista Nature Nanotechnology, científicos del MIT investigan la utilización de nanotubos de carbono para crear electrodos que permitirían multiplicar por diez la capacidad de las actuales baterías de iones de litio.

Los investigadores han desarrollado un proceso de fabricación consistente en bañar un material de base en soluciones de nanotubos tratados con compuestos orgánicos para darles, alternativamente, carga positiva o negativa. Gracias a las cargas complementarias, y a la incorporación de moléculas orgánicas, el material se ensambla formando una película compacta y duradera, pero de gran porosidad a escala nanométrica (milmillonésimas de metro).

Por ello, el nuevo material ofrece tanto las ventajas de los condensadores, que liberan gran cantidad de enegía en poco tiempo, como de las baterías, que producen menos energía pero lo hacen de forma estable durante un tiempo prolongado. El electrodo de nanotubos tiene una capacidad por unidad de peso cinco veces superior a un condensador convencional, y diez veces la de una batería de iones de litio. Ello se debe a la buena conductividad de los iones de litio en el electrodo, y al almacenamiento eficiente de los iones en la superficie de los nanotubos.

Una ventaja adicional es su gran estabilidad; en las pruebas, no se detectó cambio alguno en el rendimiento ni siquiera tras 1.000 ciclos de carga y descarga.

De todas formas, esta tecnología aún está en sus primeros pasos. Por el momento los resultados se han medido sobre un electrodo de unas pocas micras; para su aplicación a gran escala, por ejemplo en vehículos hibridos, es necesario fabricar capas de cientos de micras de espesor.

Un alternativa propuesta por los autores sería prescindir del actual metodo de inmersión, que es lento y laborioso, y en vez de ello vaporizar los nanotubos cargados electricamente sobre una cinta de material base en movimiento. Ello permitiría incrementar hasta en cien veces la velocidad del proceso actual.