Crédito: Maryland NanoCenter
Fibras de madera en nanoescala ayudan a las baterías a mantener su estructura
Una astilla de madera recubierta con estaño podría hacer una pequeña batería de larga duración, eficiente y respetuosa del medio ambiente.
Inspirados en la estructura de la madera, los ingenieros de la Universidad de Maryland (UM) han utilizado madera modificada como una arquitectura única para el electrodo negativo de una batería de litio (Li) de la batería de metal, tratando de evitar algunos factores claves que conducen al fallo de la batería.
El transporte de iones de litio en baterías recargables es el que proporciona energía para alimentar los dispositivos. Cuando la batería está cargada, el electrodo negativo se expande y cuando se descarga, se contrae, un cambio de tamaño que, con el paso del tiempo, acaba dañando la estructura y plantea riesgos como el sobrecalentamiento.
Ahora, una batería que estudia Ying Zhang, un UMD Ph.D. estudiante en el Departamento de Ciencia de los Materiales e Ingeniería, utiliza la madera para aumentar la densidad de energía de una batería; lo que aumenta la potencia disponible para dispositivos electrónicos portátiles y vehículos eléctricos, al tiempo que reduce el riesgo de sobrecalentamiento de la batería.
Ilustración: University of Maryland
En el nuevo diseño propuesto se almacenan los iones de Litio en los canales naturales de madera, canales que antes se utilizaban para transportar agua y nutrientes, en lugar de usar un metal. De esta forma, la madera ofrece un número enorme de recintos protegidos. El número de invitados a este “recinto de madera” puede aumentar y disminuir dentro de cada “habitación”, pero la estructura general no se dañará con el tiempo.
Pero no lo intente en casa todavía, los componentes de la batería probada por científicos de la Universidad de Maryland son mil veces más delgadas que una hoja de papel.
«La inspiración detrás de la idea proviene de los árboles», dijo Hu, profesor asistente en el Departamento de Ciencia de los Materiales y miembro de la Universidad de Maryland Centro de Investigación de Energía. «Las fibras de madera que componen un árbol, retuvieron agua rica en minerales, por lo que son ideales para el almacenamiento de los electrolitos líquidos, haciéndolos no sólo la base, pero una parte activa de la batería».
El autor principal, Hongli Zhu y otros miembros del equipo se dieron cuenta de que después de cargar y descargar la batería cientos de veces, la madera terminó arrugada pero intacta. Los modelos de computadora mostraron que las arrugas se relajan con eficacia a la tensión en la batería durante la carga y recarga, por lo que la batería puede sobrevivir muchos ciclos. Este trabajo fue realizado por Zheng Jia, un estudiante graduado en ingeniería mecánica.
Fuentes: Wood Working Network, wwwhatsnew, University of Maryland.
