Ingenieros del MIT han creado una forma de circunvalación que permite el rápido tránsito de energía eléctrica a través de un conocido material de baterías. Este avance podría marcar el comienzo del desarrollo de productos más pequeños y livianos (para teléfonos celulares y otros dispositivos) con tiempos de recarga medidos en minutos en lugar de horas.
El trabajo también permitiría la recarga rápida de baterías de autos eléctricos, aunque en este caso sería limitada por la potencia doméstica disponible a través de la red eléctrica. En pocas palabras, saltaría inmediatamente la térmica por la alta exigencia de energía en un período tan corto de tiempo, similar a un corto circuito.
El proyecto, dirigido por Gerbrand Ceder , profesor de Ciencia de los Materiales e Ingeniería de MIT, se publicó en la revista Nature . Debido a que el material en cuestión no es nuevo, los investigadores simplemente han cambiado la forma de hacerlo y estiman su llegada al mercado en aproximadamente unos tres años.
Las baterías más modernas de litio tienen muy alta densidad de energía, favorable para el almacenamiento de grandes cantidades de carga. Su principal desventaja se encuentra en las tasas de transferencia de potencia: son lentas tanto en la carga como en la descarga. Considerando la prestación actual de baterías para autos eléctricos, "tienen mucha energía, permitiendo manejar a 90 km/h durante mucho tiempo, pero la potencia es baja. No se logra buena aceleración," dijo Ceder.
¿Por qué es tan lenta la transferencia de potencia? Tradicionalmente, los científicos pensaban que los iones de litio junto a los electrones (responsables de llevar carga a través de la batería) se movían de manera demasiado lenta a través del material.Sin embargo, hace unos cinco años, Ceder y sus colegas hicieron un sorprendente descubrimiento. Cálculos computacionales sobre el fosfato de litio-hierro , un conocido material de baterías, predijeron que los iones de litio del material deberían trasladarse a gran velocidad.
"Si el transporte de iones de litio es tan rápido, el problema debe ser otro", explicó Ceder. Cálculos adicionales demostraron que los iones de litio pueden, en efecto, moverse muy rápidamente en el material, pero sólo a través de túneles accesibles desde la superficie y si se encuentra directamente frente a él.
Ceder y Byoungwoo Kang, un estudiante graduado en ciencias de los materiales e ingeniería, diseñaron una manera de esquivar este problema de lentitud mediante la creación de una nueva estructura de superficie permitiendo a los iones de litio moverse rápidamente alrededor del exterior del material, como una carretera de circunvalación en torno a una ciudad, (nuestra General Paz sería un ejemplo perfecto). Cuando un ion viaja a lo largo de esta carretera de circunvalación llega a un túnel, se desvía al instante en él.
Usando sus nuevas técnicas de tratamiento, crearon una pequeña batería que se puede cargar o descargar en 10 a 20 segundos. Comparativamente, se tarda 6 minutos para cargar o descargar una celda tradicional.
