Hace ocho años, cuando se lanzó el omnipresente Motorola RAZR V3, tenía una batería OEM con una capacidad de aproximadamente 1250 mAh y duraba días. Actualmente, el iPhone 5 tiene una capacidad de batería de aproximadamente 1440 miliamperios-hora (mAh), lo que dificulta que algunos usuarios duren incluso un día en su teléfono.
Hace ocho años, cuando se lanzó el omnipresente Motorola RAZR V3, tenía una batería OEM con una capacidad de aproximadamente 1250 mAh y duraba días. Actualmente, el iPhone 5 tiene una capacidad de batería de aproximadamente 1440 miliamperios-hora (mAh), lo que dificulta que algunos usuarios duren incluso un día en su teléfono. A medida que la tecnología de nuestros dispositivos móviles mejora con el rendimiento y las actualizaciones a pantallas más grandes y brillantes, la duración de la batería ha superado y, de hecho, casi se ha estancado durante la última década. Los procesadores de cuatro núcleos, las radios LTE y GPS y los gráficos potentes han aumentado significativamente el consumo de energía de los teléfonos inteligentes, lo que hace que muchos usuarios no puedan obtener un día completo de uso con una sola carga, dejando que los enchufes de pared y los cables de carga permanezcan conectados. ¿Por qué la tecnología de baterías móviles no puede ponerse al día? ¿Y hay una solución para nuestro problema de energía?
problema de almacenamiento de energia
El almacenamiento adecuado de energía siempre ha sido un problema y una limitación de las tecnologías de energía alternativa, los sistemas de transporte alternativos y las tecnologías móviles. Las celdas solares y los parques eólicos pueden producir electricidad, pero la electricidad que producen es difícil de usar en su automóvil o almacenar para alimentar su hogar por la noche o en clima templado.Incluso las baterías que se usan en los principales vehículos eléctricos, como el Tesla Model S, duran solo unas pocas horas con una sola carga. Ese es un problema para cualquiera que haga viajes largos, como viajes por carretera a través del país, y Tesla está tratando de resolver el problema con su abundancia de estaciones de carga gratuitas que funcionan con energía solar. Las baterías y los ultracondensadores, especialmente en el campo del reabastecimiento de combustible, no pueden mantenerse al día con las altas densidades de potencia y energía volumétrica de la gasolina. Un tanque de gasolina puede tardar unos minutos en repostar y alimentará el automóvil durante cientos de millas. Puedes conducirlo, pero la batería del modelo inferior mantendrá la carga durante casi 160 millas. La carga de la batería suele tardar varias horas. Además, el alto costo de cada celda hace que sea difícil tener y reemplazar varias baterías a voluntad. E incluso las baterías de la mejor calidad deben reemplazarse dentro de los 10 años.
cambio de bateria
Recientemente, los fabricantes de teléfonos móviles y portátiles como HTC y Apple han decidido fusionar la parte trasera y la parte inferior de sus productos para evitar que los usuarios reemplacen la batería. Los propietarios generalmente podían quitar y reemplazar la batería de su viejo teléfono celular o computadora portátil cuando se agotaba. Hoy en día, la línea de Macbook Pros, iPhones y iPads de Apple, junto con muchos otros fabricantes, utilizan todos los rincones del espacio ofrecido. Cada centímetro entre los componentes está lleno de una batería de polímero de iones de litio que se puede moldear para que encaje. En lugar de utilizar una junta común para la batería, como las baterías de forma similar que se utilizan en varias generaciones de portátiles Dell, las baterías de estos dispositivos están moldeadas a medida y son difíciles o difíciles de quitar en casa. Tiene el inconveniente de que no es posible. Este moldeado es posible porque las baterías de polímero de litio, a diferencia de las baterías de iones de litio, pueden ser moldeadas libremente por el fabricante. A continuación se muestra un ejemplo de la batería de polímero de litio utilizada en el iPhone 5 de Apple.
A diferencia de las baterías tradicionales de plomo-ácido, NiMH o iones de litio, las celdas de Li-Po se encuentran en una “bolsa” en lugar de una carcasa rígida, lo que permite moldear las celdas de polímero de litio. En comparación con las baterías de iones de litio, que también son populares en la electrónica de consumo, las baterías lipo ofrecen una densidad de potencia mucho mayor (hasta 20x) pero una densidad de energía más baja. Actualmente, se encuentran más comúnmente en productos electrónicos de consumo de alta gama, como iPhones y Macbook Pros, ya que son más caras de fabricar que las baterías tradicionales de iones de litio. Los avances adicionales en la tecnología y la fabricación de baterías deberían reducir el costo con el tiempo, e incluso pueden usarse en paquetes de baterías para vehículos eléctricos.
Nueva batería para nueva tecnología
Los nuevos avances en el campo de las baterías flexibles provienen de la investigación sobre la capacidad de crear baterías de polímero de litio más flexibles. A medida que las pantallas flexibles se vuelven más prácticas y los dispositivos comienzan a surgir, se necesitarán baterías flexibles para alimentar los dispositivos informáticos portátiles. Varias empresas han operado con éxito celdas flexibles utilizando tecnología similar a las celdas solares de segunda generación, donde los polímeros orgánicos entre las capas de gas generan un voltaje utilizable. La desventaja es que, al igual que la energía solar de segunda generación, estos dispositivos son menos duraderos y requieren un reemplazo frecuente.Publicación conjunta de febrero de la Universidad Northwestern y la Universidad de Illinois Publicada en Journal Comunicaciones de la naturaleza Hemos detallado un gran avance en paquetes de baterías flexibles y duraderos creativos a partir de pequeñas baterías de iones de litio. Estos dispositivos pueden estirarse hasta más del 300 % de su tamaño original antes de volver a encogerse a su tamaño original sin perder capacidad de carga. Estos dispositivos funcionan con baterías de iones de litio recargables de película delgada. Las baterías de iones de litio son de escala micrométrica o nanométrica y constan de un cátodo, un ánodo, un electrolito y un colector de corriente apilados sobre un sustrato. Un diagrama de ejemplo de una de estas baterías se muestra en la Figura 2 a continuación.
Estas películas se han utilizado durante mucho tiempo en baterías delgadas. El avance presentado por un grupo de la Universidad Northwestern e Illinois fue una combinación de pequeñas células de película delgada impresas directamente sobre un polímero flexible, con cables en forma de S que conectan cada célula. A medida que el polímero se deforma, los cables conectados a él se doblan y comprimen para mantener las conexiones entre cada celda, proporcionando una batería duradera que se puede usar en muchas aplicaciones. Los dispositivos como el proyecto Google Glass y otros prototipos de pantallas portátiles podrían beneficiarse enormemente de este material duradero y miniaturizado.
El futuro de las baterías flexibles
Aunque el estudio, publicado hace dos meses, es preliminar, Naturaleza Es una de las colecciones de publicaciones científicas más exigentes, lo que significa que los artículos se revisan minuciosamente antes de publicarse. Con suerte, esto significa que hay suficiente practicidad detrás de la tecnología que veremos su impacto en los próximos años. Los fabricantes de dispositivos están buscando nuevas formas de atraer a un mercado saturado. Se necesitan más avances en la investigación para que la informática portátil portátil se convierta en un campo legítimo, pero los avances de este tipo a menudo comienzan con la presencia de una fuente de energía adecuada.