Investigadores coreanos crean baterías de grafeno en forma de panal que se pueden estirar

Kang et al. / ACS Nano, 2020

Ingenieros coreanos lograron crear una batería que se puede estirar en todas las direcciones. Esto se logró utilizando electrodos de grafeno en forma de panal. Este diseño tiene una alta capacidad y es confiable después de muchos estiramientos. El artículo fue publicado en ACS Nano.

Los ingenieros vienen buscando baterías flexibles y extensibles porque son fáciles de integrar en la ropa o se usan en el cuerpo para alimentar sensores o ropa electrónica. Las baterías flexibles han aparecido en los últimos años, pero hacerlas estirables es mucho más difícil. En los prototipos existentes, intentan aplicar el material del electrodo a un marco de goma, pero tales estructuras pierden tensión y capacidad durante la deformación, o tienen una baja densidad de energía.

La nueva estructura

Ahora Seulki Kang y sus colegas del Instituto de Ciencia y Tecnología de Corea pudieron fabricar una batería de litio confiable y de gran capacidad en la que se extraen los electrodos. Están hechos de un compuesto de grafeno: un ánodo con titanato de litio y un cátodo con fosfato de hierro y litio.

Primero, una mezcla de óxido de grafeno, nanotubos de carbono y un compuesto de litio se mezcla en agua. Luego, la suspensión se vierte en un molde de silicona de unos diez centímetros de diámetro y se congela para que los cristales de hielo formen una estructura de malla que se asemeja a un panal de abejas. Después de eso, el hielo se evapora y el óxido de grafeno se reduce calentándolo en un horno.

Los resultados

La malla resultante aún no se puede estirar, ya que el grafeno y los nanotubos son sólidos. Por lo tanto, al ensamblarlo, se comprime a lo largo de los bordes hacia el centro, se introduce un electrolito en gel y se encierra en un marco de goma, que es responsable de restaurar la forma. Como el electrodo ya está comprimido, cuando se estira, solo se endereza con del marco.


Prueba de tensión de la batería. Se puede ver que el LED permanece encendido
Kang y col. / ACS Nano, 2020

Dicha batería tiene una capacidad de 5.05 mAh por centímetro cuadrado, no pierde energía al 50% de alargamiento después de 500 repeticiones, y retiene el 95% de capacidad después de 100 ciclos de carga y descarga.

Las baterías de litio se han utilizado durante mucho tiempo, pero se mejoran regularmente. Por ejemplo, pudieron imprimir en una impresora 3D, y las baterías de litio-aire con una capacidad varias veces mayor podrían soportar 700 ciclos de carga y descarga.

 

Victor Román
Esta noticia ha sido publicada originalmente en N+1, ciencia que suma.

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