Nuevo diseño 3D para baterías de a bordo de gran capacidad
La industria de la electrónica en la actualidad se caracteriza por la fabricación de unos dispositivos cada vez más pequeños y ligeros. Si bien la reducción del tamaño de los componentes electrónicos ha dado lugar a un campo propio, la microelectrónica, la ausencia de fuentes de alimentación a bordo que hayan sido sometidas a una reducción de tamaño similar está obstaculizando el desarrollo de nuevos productos en diversos campos. Dado el creciente número de MEMS en proceso de desarrollo, el mercado se dispone a realizar un rápido avance con el lanzamiento de microdispositivos para el suministro de energía. Los científicos del proyecto SUPERLION (Superior energy and power density Li-ion microbatteries), financiado con fondos europeos, crearon soluciones para este impedimento que permitieran seguir progresando. Unos nanomateriales, que ofrecen interesantes propiedades funcionales relacionadas con sus reducidos tamaños, brindaron recursos nuevos con los que abordar esta cuestión. El equipo de SUPERLION exploró la síntesis y la fabricación de nuevos materiales para baterías nanoestructurados y componentes de microbaterías. También aplicaron técnicas con las que mejorar las prestaciones de las baterías convencionales de ion-litio (Li-ion). La estructura en láminas bidimensionales de la mayoría de baterías convencionales obliga a dar con un equilibrio entre densidad de energía y de potencia. Las técnicas de fabricación de micro y nanomateriales permiten extender el método de las películas delgadas a las tres dimensiones, donde las cortas longitudes de difusión y la gran área de superficie permiten densidades elevadas de energía y potencia a la vez. El potencial de las microbaterías 3D en cuanto a densidad de energía por área de cobertura es superior en más de una orden de magnitud en comparación con las baterías de películas deligadas 2D. El desarrollo de la arquitectura de baterías 3D está supeditado a formar una película delgada conformacional que bloquea la electricidad y conduce los iones de litio. Los científicos se valieron de la técnica de electrodeposición, que es excelente para formar electrolitos de polímero de película delgada sobre superficies microestructuradas. La electrodeposición de elastómeros basada en polímero de polietilenglicol diacrilato permitió la creación de electrolitos con conductividad iónica ajustable. Se escogieron tres tipos de celdas de prueba para su evaluación: una celda de fosfato de hierro y litio, otra plana flexible y otras dos recargables de botón de litio o de moneda de litio. La densidad de la energía y las características en cuanto al tamaño resultaron particularmente prometedoras. El proyecto SUPERLION logró importantes avances en el desarrollo de microbaterías 3D recargables que tendrán un impacto directo en numerosos dispositivos microelectrónicos, incluidos series de microsensores, tarjetas de identificación, marcapasos/desfibriladores y sistemas de administración de medicamentos. La optimización de los resultados facilitará su comercialización.
Palabras clave
Densidad de potencia, microbaterías, MEMS, dispositivos médicos, SUPERLION, Li-ion
