Una batería a través de la cual se puede ver

Investigadores de la Universidad de Stanford han fabricado baterías totalmente transparentes, el último componente que faltaba para fabricar pantallas transparentes y otros dispositivos electrónicos.

Poder claro: Las baterías de iones de litio transparentes como esta podrían eventualmente alimentar dispositivos electrónicos portátiles transparentes.

Profesor de ciencia de materiales de Stanford Yi Cui , quien dirigió el trabajo, dice que se realiza una gran cantidad de investigación para hacer que las baterías almacenen más energía durante más tiempo, pero se ha prestado poca atención para hacerlas más hermosas y elegantes.



Los investigadores han realizado previamente variaciones transparentes en otras clases importantes de electrónica, incluidos los transistores y los componentes utilizados para controlar las pantallas, pero aún no las baterías. Y si no puede hacer que la batería sea transparente, no puede hacer que el dispositivo sea transparente, dice Cui.

Algunos componentes de la batería son más fáciles de fabricar con materiales transparentes que otros. Los electrodos son la parte complicada, dice Cui. Una forma de hacer un electrodo transparente es hacerlo muy delgado, del orden de unos 100 nanómetros de espesor. Pero un electrodo delgado normalmente no puede almacenar suficiente energía para ser útil.

Otro enfoque es hacer que el electrodo tenga la forma de un patrón que tenga características más pequeñas de lo que el ojo humano puede ver. Siempre que haya suficiente material de electrodo total en la batería, este tipo de electrodo aún puede almacenar una cantidad significativa de energía. Cui diseñó un electrodo de malla donde todas las líneas de la malla son del orden de 50 micrómetros, efectivamente invisibles, y los cuadrados dentro de la malla no contienen materiales de batería.

La fabricación también es complicada, ya que los métodos habituales para fabricar componentes con esta resolución requieren procesos químicos rigurosos que dañan los materiales de la batería. En cambio, el grupo de Stanford utilizó un método relativamente simple para fabricar los electrodos de malla transparente, que se mantienen juntos dentro de un polímero transparente y blando llamado PDMS.

Empiezan por utilizar la litografía para hacer un molde en una oblea de silicio. Luego vierten PDMS líquido sobre el molde, curan el polímero para solidificarlo y lo despegan del molde. Luego, la hoja de PDMS se graba con una cuadrícula de canales estrechos. A continuación, gotean una solución de materiales de electrodos sobre la superficie del PDMS. La acción capilar tira de los materiales hasta que han llenado todos los canales para crear la malla. Los investigadores utilizaron materiales de batería de iones de litio estándar para fabricar sus electrodos.

Para hacer la batería completa, colocan un electrolito de gel transparente entre los dos electrodos y lo colocan todo dentro de una envoltura de plástico protectora. Los investigadores de Stanford crearon prototipos y los utilizaron para alimentar un LED cuya luz se puede ver a través de la propia batería.

Cui dice que, en teoría, estas baterías deberían poder almacenar aproximadamente la mitad de la energía que una batería opaca de tamaño equivalente, porque existe una compensación entre la densidad de energía y la transparencia. Pueden colocar una malla más gruesa de materiales de electrodos para almacenar más energía, pero eso significa que pasará menos luz.

Hasta ahora, los prototipos de su laboratorio pueden almacenar 20 vatios-hora por litro, aproximadamente la misma cantidad de energía que una batería de níquel-cadmio, pero Cui espera mejorar esto en un orden de magnitud, en parte reduciendo el espesor del sustrato de polímero, y haciendo más profundas las trincheras que sostienen los materiales de los electrodos.

Otra forma de almacenar más energía sin sacrificar la transparencia sería apilar varias celdas una encima de la otra de tal manera que la rejilla de los electrodos se alinee, permitiendo que la luz pase a través. Hasta ahora, el grupo ha fabricado electrodos de aproximadamente una pulgada de ancho, pero Cui dice que podrían hacerse mucho más grandes y el material podría simplemente cortarse al tamaño deseado.

esconder