El genial invento que cambiará las baterías para siempre: elásticas, revolucionarias e inspiradas en las anguilas

La electrificación de la sociedad lleva años gestándose, pero en los últimos tiempos se ha acelerado de manera elevada. Ya no es sólo que la red de iluminación use electricidad o que los electrodomésticos en casa dejen de lado otras fuentes de energía como el gas natural, sino que hasta los coches se están transformando. Y en el futuro esto irá a más, al menos en la Unión Europea, que tienen en las energías renovables la herramienta perfecta para mejorar el medioambiente y disminuir la dependencia del continente de los derivados del petróleo.

Muchos de estos dispositivos se usan conectados a la red eléctrica, como los altavoces inteligentes, los televisores, frigoríficos o lavadoras, pero muchos otros dependen de baterías porque el uso de los mismos implica cierto movimiento. El mejor ejemplo son los móviles, pero también los relojes, tablets, coches.

Incluso ciertos productos se apoyan en las baterías para ofrecer una experiencia diferente, más versátil. Un ejemplo lo tenemos en la gama de ventiladores de Xiaomi, que dispone de uno con batería para poder moverlo por las diferentes estancias y no tener que tenerlo siempre cerca de un enchufe.

Baterías elásticas

Las baterías actuales se basan todas en una misma base de metal, a veces litio, otras níquel, pero tienen una estructura rígida que limita mucho la forma de los dispositivos en los que se usan, así como las posibles aplicaciones. No obstante, hay investigaciones que trabajan en que esto no sea así. Las baterías de estado sólido son uno de los caminos en los que se avanza para aparatos como coches y elementos de gran tamaño, pero muchos otros dispositivos van en la dirección opuesta, son pequeños y requieren otras baterías.

Investigadores de la Universidad de Cambridge han diseñado unas nuevas baterías suaves y estirables que buscan ser usadas en robótica, pero también en el diseño de dispositivos corporales, tanto wereables como implantes médicos. Estas baterías están creadas con materiales sintéticos que se asemejan a la gelatina, con una estructura en capas que les permite dar corriente eléctrica, de manera similar a lo que hacen las anguilas.

Las baterías de gelatina se han fabricado a partir de hidrogeles, mediante redes de polímeros 3D compuestas por más del 60% de agua, con interacciones de apagado encendido que dependen de la estructura del propio material. Esto es importante porque se pueden estirar hasta 10 veces su tamaño sin perder propiedades, especialmente la elasticidad y la conductividad, dos características que es muy complicado que se mantengan de forma simultánea.

De esta forma, la rigidez de las actuales baterías ya no supondría un obstáculo en el uso de ciertos dispositivos que se implantan en operaciones médicas, o en otros aparatos que requieren de una parte rígida de cierto volumen, como pasa en los relojes inteligentes, que siempre han de alojar la batería y cuanto más autonomía se busca más grandes son.

Imagen del estudio Science.org

"Es difícil diseñar un material que sea estirable y muy conductor, ya que esas dos propiedades normalmente son opuestas. Normalmente, la conductividad disminuye cuando se estranga un material", ha manifestado Stephen O-Neill, autor del estudio e integrante del Departamento de Química de Yusuf Hamied de Cambridge. 

"Los hidrogeles están hechos de polímeros que tienen una carga neutral, pero si los cargamos, pueden llegar a ser conductores", indica el coautor Dr. Jade McCune, también del Departamento de Química. "Y, cambiando el componente de sal de cada gel, podemos hacerlos pegajosos y aplastarlos en múltiples capas, para que podamos acumular un mayor potencial de energía."

Una de las mayores novedades de estas baterías es que no usan electrones para transmitir la electricidad, como hacen las baterías actuales. Utilizan iones, de forma similar a como lo hacen las anguilas eléctricas que hay muchas zonas de agua dulce. Los hidrogeles se adhieren fuertemente entre sí debido a los enlaces que pueden desarrollarse entre las diversas capas utilizando moléculas en forma de barril que actúan como esposas moleculares. La unión entre capas permite estirar las baterías de gelatina sin que las capas se separen y sin pérdida de conductividad. Las características de las baterías de gelatina las convierten en una opción para la utilización futura en implantes médicos, ya que son flexibles y se ajustan al tejido humano.

"Podemos personalizar las propiedades mecánicas de los hidrogeles para que se asemejen al tejido humano", incidió el profesor Oren Scherman, director del Laboratorio de Síntesis de Polimérica de Melville, director de la investigación. "Dado que no contienen componentes rígidos como el metal, un implante de hidrogel sería mucho menos probable que fuera rechazado por el cuerpo".

Estos hidrogeles son suaves y nada rígidos, pero también son muy resistentes, algo que puede parecer contradictorio pero que es real. Muestran gran resistencia a la deformación sin perder la función de volver a su forma original sin daños. Las aplicaciones médicas son el primer uso que se les espera dar a este tipo de baterías pero, al igual que sucede con los desarrollos militares, es probable que si llega a buen término, acabe entrando en el sector privado y acabemos viendo multitud de dispositivos, sobre todo pequeños, con este tipo de baterías.