Nanoenergía y electrolitos

Nanoenergía: cómo evitar el fracaso de los electrolitos en las baterías de litio a nanoescala

Investigadores del Instituto Nacional de Normas y Tecnología (NIST, por sus siglas en inglés), la Universidad de Maryland, el College Park y los Laboratorios Nacionales de Sandia, construyeron una serie de baterías con nanocables para demostrar que el grosor de la capa del electrolito puede afectar considerablemente al rendimiento de la batería, fijando un límite para el tamaño más pequeño de estas diminutas fuentes de energía. Los resultados son importantes porque el tamaño y el rendimiento de las baterías son fundamentales para el desarrollo de MEMS —máquinas microelectromecánicas— autónomos que tienen aplicaciones potencialmente revolucionarias en una amplia gama de campos.

Los dispositivos MEMS, que pueden tener apenas decenas de micrómetros (es decir, aproximadamente una décima parte del ancho de un cabello humano), han sido propuestos para muchas aplicaciones en los campos de la medicina y el control industrial, pero generalmente necesitan una batería pequeña, de larga duración y que se recargue con rapidez, para que actúe como fuente de energía. La tecnología de baterías actual hace que sea imposible construir máquinas mucho más pequeñas de un milímetro —del cual, la mayor parte es la batería en sí— lo que hace que los dispositivos sean terriblemente ineficientes.

El investigador del NIST Alec Talin y sus colegas crearon un verdadero bosque de diminutas baterías de ion litio de estado sólido—de aproximadamente 7 micrómetros de alto y 800 nanómetros de ancho— para ver lo pequeñas que se podían fabricar con los materiales existentes y para comprobar su rendimiento.

El equipo descubrió que cuando el grosor de la película del electrolito estaba por debajo de un umbral de unos 200 nanómetros, los electrones pueden saltar al borde del electrolito en vez de fluir a través del cable del dispositivo y sobre el cátodo. Los electrones que toman el camino corto a través del electrolito —el circuito corto— hacen que el electrolito se divida y la batería se descargue rápidamente.

Fuente: NIST