Esta microbatería tiene el tamaño de una mota de polvo

Los avances tecnológicos contemporáneos se mueven entre macroestructuras del tamaño del  acelerador de partículas CERN, que nos ha ofrecido descubrimientos de partículas huidizas como el bosón de Higgs, y proezas de la miniaturización como esta cámara del tamaño de un grano de sal de la que hablamos recientemente.

Y, si bien la producción de microchips hace tiempo que se instaló en escalas de nanómetros, las minúsculas baterías que alimentarán los microordenadores del futuro aún no están a la altura. Y eso es lo que viene a cambiar una nueva batería plegable como el origami. Tiene el tamaño de una mota de polvo y podría abastecer de energía a dispositivos microscópicos que circulen por nuestras venas.

Una batería enrollable como una persiana

Lo más habitual en el mundo de las baterías es recurrir a la “química húmeda”, es decir, soluciones químicas que conducen la corriente eléctrica. El problema es que, a medida que nos adentramos en el terreno microscópico, el uso de líquidos se vuelve inviable. Hasta ahora se recurría a células fotovoltaicas o la generación de energía por ultrasonidos. Los investigadores de la Universidad Tecnológica de Chemnitz en Alemania han tomado otra ruta para crear una microbatería de 0,04 mm².

Este innovador prototipo recurre a dos microchips sobre los que se ha imprimido una película sólida de electrodos positiva y otra negativa, respectivamente. Entre las dos capas hay un electrolito sólido con propiedades conductivas. Sin embargo, la superficie útil para generar electricidad es muy pequeña. Aquí es donde entra el otro elemento de la ecuación.

Gracias a técnicas de microorigami, las propias sustancias depositadas sobre estas finísimas láminas tienden a enrollarse espontáneamente. El resultado es una estructura de persiana enrollada de forma cilíndrica que multiplica la superficie generadora de energía. Se trata de una técnica similar a la de las baterías cilíndricas de última generación de los coches eléctricos de Tesla

El siguiente reto: integrar microprocesadores

Por supuesto, que nadie espere cifras propias de reactor de fusión nuclear a estas escalas. Los investigadores consideran que la propia tecnología de la batería, que utiliza el tipo de láminas presentes en microchips, se presta a la integración de microprocesadores a la misma escala.

La nanobatería, que es recargable, podría alimentar los microprocesadores más pequeños de la actualidad durante diez horas para desempeñar funciones básicas. En el caso de microprocesadores que monitorizan y transmiten información sería preciso crear baterías con una mayor densidad energética.

Por ahora, se trata de un prototipo que no ha pasado a la fase de producción, pero sus creadores estiman que se podría fabricar con un coste reducido una vez que se haya afinado el proceso. Están convencidos de que podría ser el primer paso hacia una nueva generación de microbaterías de alta potencia.

Baterías alternativas: del papel a la energía inalámbrica

En paralelo a la miniaturización extrema, existen otras tecnologías de batería que nos han sorprendido en los últimos tiempos. Un ejemplo sería la impresión de baterías en papel que se activan con la humedad. Estos dispositivos son flexibles y biodegradables. De hecho, al recurrir a bacterias generadoras de electricidad, una vez que la batería se ha agotado, los microorganismos metabolizan el soporte hasta que desaparece.   

Otra innovadora batería incorpora tecnología de carga inalámbrica, concretamente empleando el mismo espectro de radiofrecuencia que Bluetooth.    

Por último, una de las baterías más llamativas en términos de economía circular es la tecnología basada en cáscaras de huevo que abordamos en este artículo. Los investigadores han aprovechado la calcita presente en este material orgánico para su nueva propuesta de batería. Se trata de la primera vez que se utilizan residuos orgánicos para producir un electrodo.

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Fuentes:

• Science Alert
• https://resourceworld.com/jelly-roll-layer-cake-or-popsicle-stick-the-evolution-of-lithium-ion-battery-shapes-in-evs/