Una pequeña batería blanda de iones de litio hecha de gotas

Universidad de Oxford

La batería blanda de iones de litio más pequeña jamás fabricada consta de sólo tres pequeñas gotas formadas a partir de un hidrogel a base de seda. La batería de gotas puede aplicar descargas eléctricas de desfibrilador a los corazones de los ratones, además de proporcionar un control estilo marcapasos, pero eventualmente puede alimentar implantes biomédicos y dispositivos electrónicos portátiles para humanos.

«Potencialmente, nuestra pequeña batería podría usarse como una batería microrrobótica implantable, que puede moverse a lugares objetivo mediante un campo magnético y luego liberar su energía para tratamientos médicos», dice Yujia Zhang en la Universidad de Oxford.

Zhang y sus colegas diseñaron las pequeñas baterías como tres gotas conectadas que pueden autoensamblarse en una solución líquida, después de que los diversos ingredientes se inyectan en el líquido mediante una microjeringa. Una gota contiene partículas de óxido de litio y manganeso y actúa como electrodo negativo de la batería, mientras que una segunda gota contiene partículas de titanato de litio y representa el electrodo positivo. Una gota central llena de cloruro de litio separa estos electrodos. La luz ultravioleta activa la batería rompiendo las capas que separan cada gota y permitiendo que los iones de litio fluyan libremente entre ellas.

Las baterías de gotas tienen una longitud 10 veces menor que las baterías blandas de iones de litio anteriores. Con sólo 600 micrómetros, es aproximadamente seis veces el ancho de un cabello humano. Las baterías también tienen un volumen 1.000 veces más pequeño que las baterías flexibles de iones de litio similares. Y como la gota central puede incorporar partículas magnéticas de níquel, las baterías se pueden controlar de forma remota mediante un campo magnético externo.

Estas baterías en miniatura también suministran una cantidad de energía sin precedentes, dado su pequeño tamaño, afirma Wei Gao en el Instituto de Tecnología de California. “Esta densidad de energía es notablemente mayor que la que se ha logrado en otras baterías de tamaño similar”, afirma.

Las baterías de gotas se probaron en corazones de ratón extraídos del cuerpo de los animales. Actuaron con éxito como desfibriladores para restaurar el latido cardíaco normal y como marcapasos para regular los latidos del corazón. Pruebas adicionales mostraron que las baterías conservan el 77 por ciento de su capacidad original después de 10 ciclos de carga y descarga.

La simplicidad y escalabilidad de dicha gota. baterias podría representar una ventaja potencial sobre los tradicionales. fabricación de baterías en el futuro, afirma Gao. Sugirió que dichas baterías pueden alimentar implantes biomédicos mínimamente invasivos y dispositivos médicos biodegradables.

«Lo que más me impresionó fue cómo esta batería blanda refleja el entorno acuoso del tejido humano al estar basada en hidrogel», dice Gao. «Sin embargo, todavía debemos considerar la seguridad y la biocompatibilidad de los materiales utilizados en esta batería, especialmente a medida que avanzamos hacia la comercialización o futuras aplicaciones de investigación».

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