Hilo

Los investigadores han dado forma a una batería recargable de iones de zinc en un hilo elástico que produce energía cuando se dobla, se estira, se lava con agua e incluso se corta.

La batería de hilo de zinc podría tejerse en ropa inteligente lavable cargada de sensores e integrarse en textiles comerciales para alimentar pantallas portátiles, dispositivos electrónicos e implantes médicos.

El hilo se une a una línea de innovadores dispositivos flexibles de generación y almacenamiento de energía que se pueden integrar en telas eléctricas. La lista incluye cintas de células solares que se pueden tejer en telas, supercondensadores que se pueden tejer e hilos generadores de energía que recolectan energía mecánica o el efecto triboeléctrico para generar energía.

Algunos investigadores han tratado de hacer versiones flexibles de la batería alcalina de zinc-manganeso, un caballo de batalla, debido a su probada alta capacidad, bajo costo y seguridad. Pero estas versiones flexibles han tenido capacidades bajas. Además, estas baterías primarias no se pueden recargar. Pero los investigadores han ideado recientemente baterías de iones de zinc recargables de alto rendimiento.

Diagrama esquemático de fabricación y encapsulación del hilo ZIBIllustration: American Chemical Society

Chunyi Zhi de la Universidad de la Ciudad de Hong Kong y sus colegas fabricaron su batería de zinc recargable con forma de hilo retorciendo fibras de nanotubos de carbono en hilo. Recubren una pieza de hilo con zinc para hacer un ánodo y otra con dióxido de manganeso para que sirva como cátodo. Luego enrollan las dos piezas de hilo en una fibra elástica, la empapan con un gel absorbente de agua de uso común y recubren el dispositivo con silicona elástica y un repelente al agua.

La batería de hilo, detallada en ACS Nano, tiene una densidad de energía de 53,8 milivatios-hora por centímetro cúbico, que es aproximadamente tres veces más que las baterías comerciales de iones de litio de película delgada. Conserva más del 98 por ciento de su capacidad después de 500 ciclos de recarga.

"En comparación con las baterías de iones de litio tradicionales, que tienen problemas de seguridad y costos intrínsecos, esta batería de hilo puede funcionar bien en varias condiciones severas", dice Zhi. Conserva el 95 por ciento de su capacidad original cuando se dobla, anuda, tuerce y estira hasta tres veces su longitud. Y retuvo más del 96 por ciento de su capacidad original después de sumergirse en agua durante 12 horas.

Como prueba adicional de la fuerza y ​​la frescura del hilo, el equipo hizo un hilo de 1 metro de largo, lo cortó en ocho piezas y demostró que cada pieza podía hacer funcionar un reloj. Luego tejieron las piezas en una batería textil, que podría alimentar monitores de pulso, una tira de 100 LED y un panel electroluminiscente flexible de 10 cm x 10 cm.

Los investigadores ahora están tratando de integrar las baterías de hilo con telas comerciales y desarrollar un método de fabricación a gran escala para las baterías, dice Zhi. "También tenemos un plan para desarrollar otros tipos de baterías de hilo con más funciones, como la capacidad de autorreparación o la capacidad de autocarga cuando se combinan con un componente de celda solar".