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TR10: Descubrimiento de materiales a alta velocidad

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Una nueva forma de identificar materiales para baterías que son adecuados para la producción en masa podría revolucionar el almacenamiento de energía.

  • por David H. Freedman | traducido por Francisco Reyes (Opinno)
  • 28 Mayo, 2012

Los coches eléctricos podrían viajar más lejos y los teléfonos inteligentes tener procesadores más potentes y mejores, además de pantallas más brillantes, gracias a unas baterías basadas en nuevos materiales que han sido desarrollados por Wildcat Discovery Technologies, con sede en San Diego (Estados Unidos).

La compañía está acelerando la identificación de valiosos materiales para el almacenamiento de energía haciendo pruebas con miles de sustancias a la vez. En marzo del año pasado anunció un cátodo de fosfato de litio cobalto que aumenta la densidad de energía en casi un tercio en comparación con los cátodos actuales de las baterías de fosfato de ión-litio más populares. La compañía también dio a conocer un aditivo para el electrolito que permite que las baterías funcionen con mayor fiabilidad a voltajes más altos.

La elección de los materiales óptimos para las baterías es un problema particularmente difícil. Los dispositivos tienen tres componentes principales: un ánodo, un cátodo y un electrolito. No solo es que puedan formarse, cada uno, a partir de casi cualquier mezcla de un gran número de compuestos, sino que los tres componentes tienen que funcionar bien juntos. Eso hace que existan muchas combinaciones prometedoras aún por explorar.

Para encontrar las combinaciones ganadoras, Wildcat ha adoptado una estrategia desarrollada originalmente por los laboratorios orientados al descubrimiento de fármacos: la química combinatoria de alto rendimiento. En lugar de probar un material cada vez, Wildcat ejecuta metódicamente miles de pruebas en paralelo, sintetizando y probando unas 3.000 combinaciones de materiales nuevos a la semana. "Tenemos materiales que podrían triplicar la densidad de energía", asegura el director general, Mark Gresser.

Otros han probado la técnica combinatoria para encontrar nuevos materiales para las baterías, pero se han topado con algunos obstáculos. La manera sencilla de probar miles de materiales consiste en depositar una muestra de cada uno en una película delgada sobre un sustrato. Este método ha hecho que, con anterioridad, los investigadores hayan podido identificar materiales prometedores para los componentes de la batería, pero más tarde los candidatos resultaban ser inadecuados (en cuanto a costes) para los procesos de producción a gran escala.

Para evitar esta pérdida de tiempo, Wildcat ha encontrado formas de producir muestras con versiones en miniatura de las técnicas de producción a gran escala. De esta forma se pone a prueba la facilidad de manufactura de los materiales candidatos, al mismo tiempo que se prueba su rendimiento. Wildcat también hace pruebas de los materiales en baterías reales y en una variedad de condiciones de funcionamiento posibles. "Hay muchas variables que afectan al rendimiento de la batería, entre ellas, la temperatura y el voltaje, y nosotros las examinamos todas", señala Gresser. Como resultado, un material que funcione bien en un banco de pruebas de Wildcat probablemente tenga un buen rendimiento en las pruebas de campo.

Si Wildcat tiene éxito, sus esfuerzos podrían conducir a baterías más pequeñas y potentes que las actuales, unas mejoras que atraerían por igual a fabricantes de teléfonos inteligentes y de vehículos eléctricos.

Este artículo pertenece a la serie 'TR10: Tecnologías Emergentes 2012', que reúne las 10 tecnologías emergentes más importantes y con mayor potencial.

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