Científicos de la Universidad Tecnológica de Nanyang (NTU de Singapur) han desarrollado una batería nueva que se puede recargar hasta un 70 por ciento en sólo 2 minutos. La batería también tendrá una vida útil más larga de más de 20 años.

Se espera que sea la próxima gran cosa en la tecnología de baterías, este avance tiene un amplio impacto en muchas industrias, especialmente para los vehículos eléctricos que actualmente están inhibidos por largos tiempos de recarga de más de 4 horas y la vida útil limitada de las baterías.

Esta nueva generación de baterías de iones de litio permitirá que los vehículos eléctricos se carguen 20 veces más rápido que la tecnología actual. Con él, los vehículos eléctricos también serán capaces de acabar con reemplazos frecuentes de la batería. La nueva batería será capaz de soportar más de 10.000 ciclos de carga - 20 veces más que los actuales 500 ciclos de las baterías de hoy.

Los científicos de NTU de Singapur reemplazaron el tradicional grafito usado para el ánodo (polo negativo) en baterías de iones de litio con un nuevo material de gel de dióxido de titanio, un material abundante, barato y seguro que se encuentra en el suelo. Se utiliza comúnmente como un aditivo alimenticio o en lociones de protección solar para absorber los rayos ultravioletas perjudiciales.

Naturalmente encontrado en una forma esférica, NTU Singapur desarrolló un método simple para convertir las partículas de dióxido de titanio en diminutos nanotubos que son mil veces más delgados que el diámetro de un cabello humano.

Esta nanoestructura es lo que ayuda a acelerar las reacciones químicas que tienen lugar en la nueva batería, lo que permite una carga rápida.

Inventado por el profesor asociado Chen Xiaodong de la Escuela de Ciencia e Ingeniería de Materiales de NTU de Singapur, la ciencia detrás de la formación del nuevo gel de dióxido de titanio se publicó en la última edición de Advanced Materials, una importante revista científica internacional en ciencia de materiales.

El profesor de NTU, Rachid Yazami, quien fue co-inventor del ánodo de litio-grafito hace 34 años que se usa hoy en la mayoría de las baterías de iones de litio, dijo que la invención del Prof Chen es el siguiente gran salto en la tecnología de baterías.

"Aunque el costo de las baterías de iones de litio se ha reducido significativamente y su rendimiento ha mejorado desde que Sony lo comercializó en 1991, el mercado se está expandiendo rápidamente hacia nuevas aplicaciones en movilidad eléctrica y almacenamiento de energía", dijo el profesor Yazami.

"Todavía hay margen para la mejora y una de esas áreas clave es la densidad de potencia - la cantidad de energía se puede almacenar en una cierta cantidad de espacio - que se relaciona directamente con la capacidad de carga rápida. Los vehículos deben ser menos de 15 minutos, que el ánodo nanoestructurado del profesor Chen ha demostrado hacer ".

El profesor Yazami, colega del Prof Chen en NTU Singapur, no forma parte de este proyecto de investigación y actualmente está desarrollando nuevos tipos de baterías para aplicaciones de vehículos eléctricos en el Instituto de Investigación Energética de NTU (ERI @ N).

Comercialización de la tecnología

Avanzando, el equipo de investigación del Prof Chen estará solicitando una subvención de Proof-of-Concept para construir un prototipo de batería a gran escala. La tecnología patentada ya ha atraído el interés de la industria.

La tecnología está siendo licenciada a una empresa y el profesor Chen espera que la nueva generación de baterías de carga rápida llegue al mercado en dos años. Tiene un gran potencial en la superación de los problemas de energía de larga data relacionados con la electro-movilidad.

"Con nuestra nanotecnología, los coches eléctricos podrían aumentar drásticamente su alcance con tan sólo cinco minutos de carga, lo cual está a la par con el tiempo necesario para bombear la gasolina para los coches actuales", agregó el profesor Chen.

"Igualmente importante, ahora podemos reducir drásticamente los desechos generados por las baterías desechadas, ya que nuestras baterías duran diez veces más que la generación actual de baterías de iones de litio".

La larga vida de la nueva batería también significa que los conductores ahorran en el costo de un reemplazo de la batería, que podría costar más de USD $ 5,000 cada uno.

Fácil de fabricar

De acuerdo con Frost & Sullivan, una firma líder en consultoría de crecimiento, el mercado global de baterías de iones de litio recargables se proyecta que será de 23.400 millones de dólares en 2016.

Las baterías de iones de litio generalmente usan aditivos para unir los electrodos al ánodo, lo que afecta la velocidad en la cual los electrones e iones pueden transferir dentro y fuera de las baterías.

Sin embargo, los nuevos electrodos a base de nanotubos de dióxido de titanio reticulado del Prof Chen eliminan la necesidad de estos aditivos y pueden empaquetar más energía en la misma cantidad de espacio.

"La fabricación de este nuevo gel de nanotubos es muy fácil", agregó Chen. "El dióxido de titanio y el hidróxido de sodio se mezclan entre sí y se agitan a una cierta temperatura.Los fabricantes de baterías encontrarán que es fácil integrar nuestro nuevo gel en sus procesos de producción actuales".

Este proyecto de investigación de la batería tomó el equipo de cuatro científicos de NTU Singapur tres años para completar y es financiado por la Fundación Nacional de Investigación de Singapur.

El año pasado, el Prof. Yazami fue galardonado con el Premio Draper por la Academia Nacional de Ingeniería por su trabajo innovador en el desarrollo de la batería de iones de litio con otros tres científicos.

Fuente de la historia:

Materiales suministrados por Nanyang Technological University. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.