Avance en nanotubos de carbono mejora la energía de las baterías

Revolucionaria técnica de baterías establece nuevos estándares de rendimiento

Investigadores han logrado un gran avance en la tecnología de baterías con nanotubos de carbono que podría transformar los vehículos eléctricos y la electrónica. Un equipo de POSTECH, Samsung SDI, Northwestern University y Chung-Ang University desarrolló un recubrimiento de "nanomuelle" que mejora drásticamente tanto la densidad de energía como la velocidad de carga.

La ciencia detrás de la innovación

La innovación consiste en aplicar nanotubos de carbono de paredes múltiples (MWCNTs) en los electrodos de las baterías. Estas estructuras cilíndricas de carbono -100.000 veces más delgadas que un cabello humano- actúan como muelles microscópicos que absorben la tensión durante los ciclos de carga. Esto evita las grietas que normalmente deterioran el rendimiento de las baterías.

"Con un enfoque diferente a los métodos existentes, controlamos los cambios durante la carga", explica el investigador principal, el profesor Kyu-Young Park. "El recubrimiento de nanomuelle minimiza la resistencia por expansión del material".

Rendimiento récord

Las pruebas de laboratorio mostraron resultados excepcionales:

• Densidad de energía superior a 570 Wh/kg - significativamente mayor que las baterías de litio actuales
• 78% de capacidad retenida después de 1000 ciclos de carga
• Carga rápida posible gracias a la conductividad mejorada
• Solo un 0,5% de aumento de peso debido al recubrimiento

Esta combinación de alta capacidad de almacenamiento de energía y durabilidad resuelve el compromiso fundamental que ha limitado el desarrollo de baterías durante décadas. La técnica es compatible con los procesos de producción existentes.

Propiedades únicas de los nanotubos

Los nanotubos de carbono han fascinado a los científicos desde su descubrimiento en 1991. Estos cilindros de grafeno presentan:

• Excepcional resistencia a la tracción (100 veces más fuerte que el acero)
• Alta conductividad eléctrica
• Notable estabilidad térmica

Su nanoestructura hueca los hace ideales para aplicaciones energéticas. Esta investigación marca la primera implementación exitosa como amortiguador mecánico en baterías.

Aplicaciones futuras

La tecnología podría permitir:

• Autos eléctricos con autonomía de más de 800 km
• Teléfonos inteligentes que se cargan en minutos
• Almacenamiento de energía a escala de red
• Dispositivos médicos con mayor vida útil

Samsung SDI ya está investigando su integración en nuevas baterías. "Esta innovación supera las limitaciones actuales", señaló el profesor Park.

La investigación aparece en ACS Nano con el apoyo de Samsung SDI y agencias gubernamentales coreanas.