El profesor Pulickel Ajayan, de la Universidad de Rice, acaba de presentar una batería construida a partir de nanocables. Estas estructuras cilíndricas, que tienen un diámetro decenas de veces menor al grosor de una hoja de papel, permiten a los iones de litio desplazarse por electrolito de una forma más eficiente, disminuyendo entre otras cosas el tiempo que se necesita para recargar la batería. Se trata de un prototipo que posee algunos defectos pero que puede servir como base para una investigación más amplia, que nos proporcione baterías más pequeñas, eficientes y baratas.
Un equipo de científicos dirigido por Pulickel Ajayan, un profesor de la Universidad de Rice, ha creado un dispositivo que permite almacenar energía en iones de litio utilizando nanocables. El científico ha publicado los detalles de este avance en la publicación Nano Letters, de la American Chemical Society. Recordemos que un nanocable (a veces referidos como “nanohilo” a partir del término “nanowire”) no es otra cosa que un cilindro con un diámetro del orden de un nanómetro (la milmillonésima parte de un metro). Los investigadores creen que su trabajo podría proporcionarnos un dispositivo recargable práctico, capaz de alimentar la próxima generación de dispositivos nanoelectrónicos.
El paper publicado por Ajayan describe las pruebas que se hicieron con dos versiones su dispositivo, al que se refieren como un híbrido entre una batería y un supercapacitor. El primero de ellos es un sándwich compuesto por un ánodo de níquel/estaño, un electrolito de óxido de polietileno (PEO, por polyethylene oxide) y un cátodo de polianilina. Fue construido para determinar la forma en que los iones de litio que se mueven a través del electrolito entre el ánodo y el cátodo del dispositivo, que demostró ser capaz de almacenar iones y entregarlos con rapidez. El segundo dispositivo reúne las mismas características pero está formado por nanocables. Los investigadores construyeron una matriz compuesta por miles de nanocables, cada uno de solo 150 nanómetros de ancho y capaz de comportarse como una pequeña batería.
El equipo de Ajayan ha trabajado en esta clase de dispositivos durante años. En diciembre de 2010 lograron poner a punto una nanobatería tridimensional, utilizando arreglos verticales de nanocables de níquel-estaño montados en PMMA (plexiglás), un polímero muy popular que hizo las veces de electrolito y aislante. Crearon los nanocables mediante la electrodeposición de una plantilla de aluminio anodizado sobre un substrato de cobre y luego ampliaron sus poros con una técnica de grabado químico simple, proceso que creó una brecha entre los cables y el aluminio. Se recubrió el paquete con PMMA, de forma que los nanocables tuviesen una “funda” suave y resistente. Se utilizó un lavado químico final para remover la plantilla, dejando una “bosque” de nanocables separados por el electrolito. En esa versión de la batería, el encapsulado de níquel-estaño hizo las veces de ánodo, mientras que el cátodo tuvo que ser conectado en el exterior del dispositivo.
Un nanocable, a veces llamado “nanohilo” a partir del término “nanowire”, no es otra cosa que un cilindro con un diámetro del orden de un nanómetro, la milmillonésima parte de un metro.
El nuevo proyecto del equipo de Ajayan difiere del anterior en que cada nanocable posee su propio cátodo. Se utilizó nuevamente un electrolito de óxido de polietileno en forma de gel, y un polímero de polianilina (PANI, por polyaniline) como cátodo. Dejando los detalles de lado, cada nanacable se comporta como una pequeñísima batería, que conectada en paralelo con sus vecinas suman sus características. El sistema es fácilmente escalable: solo hay que aumentar el número de nanocables para obtener una batería con mayor capacidad. El prototipo construido solo permite unos 20 ciclos de carga/descarga, pero los científicos confían en que en poco tiempo lograrán superar ese escollo. Por lo pronto, su trabajo ha servido para demostrar que es posible construir baterías de solo 50 micrones de espesor, algo que hasta no hace mucho era impensable.
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