Nueva batería podría impulsar el futuro de la exploración espacial

Las baterías de iones de litio hacen posible casi todas las facetas de la tecnología moderna. Impulsan los teléfonos inteligentes en todo el mundo e incluso han sido empleados por la NASA para una variedad de aplicaciones espaciales.

Sin embargo, hay un gran problema: las baterías de litio funcionan bastante mal en temperaturas frías. Esto significa que en un día frío de invierno y especialmente En los entornos bajo cero del espacio, estas fuentes de energía cruciales funcionan a una fracción de su capacidad total.

Pero dos investigadores de la Universidad de Fudan en Shanghai han creado una batería de litio híbrida que no tiene problemas para proporcionar jugo a temperaturas tan bajas como -94 grados Fahrenheit (-70 grados Celsius). El Dr. Yong-yao Xia, coautor del estudio, cree que esto es la clave para alimentar los futuros sondeos y satélites.

“La batería ofrece el potencial más prometedor para aplicaciones de campo especiales, como el espacio exterior o la exploración cercana al espacio exterior. "Es mucho más frío en el lado opuesto del Sol en la Estación Espacial Internacional, en el que la temperatura puede llegar a -157 grados Celsius", dice Xia. Inverso. "Sin embargo, se ha informado ampliamente que a -40 grados Celsius las baterías de iones de litio convencionales solo retienen aproximadamente el 12 por ciento de su capacidad de temperatura ambiente".

En un artículo publicado el miércoles en la revista. Joule, Xia y Yonggang Wang explican los ajustes que hicieron al diseño de las baterías de iones de litio tradicionales para resolver este problema molesto.

Las baterías están compuestas por dos electrodos, uno con carga positiva y otro con carga negativa, y un electrolito líquido que transporta la carga entre los dos electrodos.

Convencionalmente, el electrolito se compone de un compuesto ácido conocido como éster, que se vuelve lento en condiciones extremadamente frías. Xia y Wang decidieron usar un ácido diferente y reemplazar los dos electrodos con dos compuestos orgánicos.

El diseño del equipo utiliza un electrolito a base de acetato de etilo, que tiene un bajo punto de congelación. Esto le permite llevar a cabo la carga en las condiciones de congelación del espacio exterior. Luego reemplazaron el electrodo positivo con politrifenilamina (PTPAn) y el negativo con 1,4,5,8-naftalenotetracarboxílico dianhídrido (NTCDA), que hacen su trabajo de manera mucho más efectiva que los electrodos estándar en ambientes bajo cero.

Si bien Xia y Wang han dado los primeros pasos para resolver un problema que ha dejado perplejos a los investigadores en el campo, su diseño no es bastante Listo para la exploración del espacio por el momento. Su batería no es tan densa en energía como las baterías comerciales estándar, lo que significa que tiene menos carga que la que se puede obtener en una tienda.

"En la etapa actual, los resultados obtenidos son limitados a nivel de laboratorio", explicó Xia. “Aún se debe realizar una investigación adicional sobre electrolitos con una ventana electroquímica mucho más amplia … para mejorar la carga y el rendimiento de la descarga a baja temperatura. Incluso, tiene baja energía específica; proporciona el potencial más prometedor en las aplicaciones de campo especiales ".

Con más investigación, los astrónomos podrían lanzar flotas de drones y sondas exploratorias sin preocuparse de que se apaguen a la mitad de su misión. Ah, y si alguna vez se topan con un planeta de hielo, como Hoth, tampoco habrá problemas. Ojalá.