Micro-supercondensadores, la llave para cargas rápidas y mayor longevidad en las baterías

Las nuevas tecnologías asociadas a las baterías se han convertido en la clave del futuro de la electrificación del transporte y la industria, por lo que es frecuente conocer métodos innovadores que tienen como objetivo aumentar el rendimiento y la sostenibilidad de estos importantes elementos.

En ese sentido, la Universidad Tecnológica de Chalmers, Suecia, está trabajando con lo que considera una combinación clave con potencial para revolucionar la industria de las baterías, no sólo de coches eléctricos, sino de cualquier tipo de aparato electrónico.

Supercondensadores

La clave del proyecto reside en fabricar supercondensadores de tamaño reducido. Los supercondensadores consisten en dos conductores eléctricos separados por una capa aislante. Pueden almacenar energía eléctrica y tienen muchas propiedades positivas en comparación con una batería normal, como una carga mucho más rápida, una distribución de energía más eficiente y una vida útil mucho mayor sin pérdida de rendimiento, con respecto al ciclo de carga y descarga.

Cuando un supercondensador se combina con una batería en un producto eléctrico, la duración de la batería se puede extender muchas veces, hasta 4 veces para los vehículos eléctricos comerciales. Y ya sea para dispositivos electrónicos personales o tecnologías industriales, los beneficios para el consumidor final podrían ser enormes.

«Por supuesto, sería muy conveniente poder cargar rápidamente, por ejemplo, un automóvil eléctrico o no tener que cambiar o cargar baterías tan a menudo como lo hacemos actualmente en nuestros teléfonos inteligentes», señala Agin Vyas, estudiante de doctorado en el Departamento de Microtecnología y Nanociencia de la Universidad Tecnológica de Chalmers y autor principal del artículo.

«Pero también representaría un gran beneficio ambiental y sería mucho más sostenible, si las baterías tuvieran una vida útil más larga y no necesitaran ser recicladas en procesos complicados», apunta.

¿Por qué micro-supercondensarores?

Los supercondensadores, sin embargo, cuentan con un importante inconveniente a la hora de ser aplicados en la práctica: actualmente son demasiado grandes para muchas aplicaciones en las que podrían ser útiles.

Y es que deben tener aproximadamente el mismo tamaño que la batería a la que están conectados, lo que es un obstáculo para integrarlos en teléfonos móviles o automóviles eléctricos. Por lo tanto, una gran parte de la investigación y el desarrollo actual de supercondensadores trata de hacerlos significativamente más pequeños.

«Nuestro método es escalable e implicaría reducir los costes del proceso de fabricación»

Agin Vyas y sus colegas han estado trabajando con el desarrollo de supercondensadores 'micro'. Estos son tan pequeños que pueden caber en los circuitos del sistema que controlan diversas funciones en teléfonos móviles, computadoras, motores eléctricos y casi toda la electrónica que usamos hoy en día. Esta solución también se denomina «sistema en un chip».

Uno de los desafíos más importantes es que las unidades mínimas deben fabricarse de tal manera que sean compatibles con otros componentes en un circuito de sistema y se puedan adaptar fácilmente para diferentes áreas de uso. El nuevo estudio demuestra un proceso de fabricación en el que los micro-supercondensadores se integran con la forma más común de fabricar circuitos de sistemas (conocida como CMOS).

«Utilizamos un método conocido como recubrimiento por centrifugado, una técnica fundamental en muchos procesos de fabricación. Esto nos permite elegir diferentes materiales de electrodos. También utilizamos cadenas de alquilamina en óxido de grafeno reducido, para mostrar cómo esto conduce a una mayor capacidad de carga y almacenamiento», explica Agin Vyas.

«Nuestro método es escalable e implicaría reducir los costes del proceso de fabricación. Representa un gran paso adelante en la tecnología de producción y un paso importante hacia la aplicación práctica de micro-supercondensadores tanto en la electrónica cotidiana como en las aplicaciones industriales».

También se ha desarrollado un método para producir micro-supercondensadores de hasta diez materiales diferentes en un proceso de fabricación unificado, lo que significa que las propiedades se pueden adaptar fácilmente para adaptarse a varias aplicaciones finales diferentes.

Fuente: Universidad de Chalmers