(Phys.org):aunque sean pequeños, son feroces. Las baterías más potentes del planeta tienen solo unos pocos milímetros de tamaño, sin embargo, tienen tanta fuerza que un conductor podría usar un teléfono celular alimentado por estas baterías para encender una batería de automóvil agotada y luego recargar el teléfono en un abrir y cerrar de ojos.

Desarrollado por investigadores de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign, las nuevas microbaterías superan incluso a los mejores supercondensadores y podrían impulsar nuevas aplicaciones en comunicaciones por radio y electrónica compacta.

Dirigido por William P. King, el profesor Bliss de ciencias mecánicas e ingeniería, los investigadores publicaron sus resultados en la edición del 16 de abril de Comunicaciones de la naturaleza .

"Esta es una forma completamente nueva de pensar en las baterías, "Dijo King." Una batería puede entregar mucha más energía de lo que nadie pensó. En décadas recientes, la electrónica se ha vuelto pequeña. Las partes pensantes de las computadoras se han vuelto pequeñas. Y la batería se ha quedado muy atrás. Esta es una microtecnología que podría cambiar todo eso. Ahora la fuente de energía tiene el mismo rendimiento que el resto ".

Con las fuentes de energía disponibles actualmente, los usuarios han tenido que elegir entre potencia y energía. Para aplicaciones que necesitan mucha potencia, como transmitir una señal de radio a larga distancia, Los condensadores pueden liberar energía muy rápidamente pero solo pueden almacenar una pequeña cantidad. Para aplicaciones que necesitan mucha energía, como poner una radio durante mucho tiempo, Las pilas de combustible y las baterías pueden contener mucha energía, pero la liberan o se recargan lentamente.

"Hay un sacrificio, "dijo James Pikul, estudiante de posgrado y primer autor del artículo. "Si desea alta energía, no puede obtener alta potencia; si desea alta potencia, es muy difícil obtener alta energía. Pero para aplicaciones muy interesantes, especialmente aplicaciones modernas, realmente necesitas ambos. Eso es lo que están empezando a hacer nuestras baterías. Realmente estamos avanzando hacia un área en el espacio de diseño de almacenamiento de energía que actualmente no está disponible con las tecnologías actuales ".

Las nuevas microbaterías ofrecen potencia y energía, y modificando un poco la estructura, los investigadores pueden sintonizarlos en un amplio rango en la escala de potencia versus energía.

Las baterías deben su alto rendimiento a su microestructura interna tridimensional. Las baterías tienen dos componentes clave:el ánodo (lado negativo) y el cátodo (lado positivo). Basado en un novedoso diseño de cátodo de carga rápida realizado por el grupo del profesor de ciencia e ingeniería de materiales Paul Braun, King y Pikul desarrollaron un ánodo a juego y luego desarrollaron una nueva forma de integrar los dos componentes a microescala para hacer una batería completa con un rendimiento superior.

Con tanto poder las baterías podrían habilitar sensores o señales de radio que transmitan 30 veces más lejos, o dispositivos 30 veces más pequeños. Las baterías son recargables y pueden cargar 1, 000 veces más rápido que las tecnologías de la competencia:imagínese potenciar un teléfono del tamaño de una tarjeta de crédito en menos de un segundo. Además de la electrónica de consumo, dispositivos médicos, láseres los sensores y otras aplicaciones podrían ver avances en la tecnología con tales fuentes de energía disponibles.

"Cualquier tipo de dispositivo electrónico está limitado por el tamaño de la batería; hasta ahora, ", Dijo King." Considere los dispositivos médicos personales y los implantes, donde la batería es un enorme ladrillo, y está conectado a pequeños cables electrónicos y pequeños. Ahora la batería también es minúscula ".

Ahora, los investigadores están trabajando para integrar sus baterías con otros componentes electrónicos, así como la capacidad de fabricación a bajo coste.

"Ahora podemos pensar fuera de la caja, ", Dijo Pikul." Es una nueva tecnología habilitadora. No es una mejora progresiva con respecto a tecnologías anteriores; rompe los paradigmas normales de las fuentes de energía. Nos permite hacer algo diferente cosas nuevas."

La Fundación Nacional de Ciencias y la Oficina de Investigación Científica de la Fuerza Aérea apoyaron este trabajo. King también está afiliado al Instituto Beckman de Ciencia y Tecnología Avanzadas; el Laboratorio de Investigación de Materiales Frederick Seitz; el Laboratorio de Micro y Nanotecnología; y el departamento de ingeniería eléctrica e informática de la U. de I.