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Todos somos testigos del rápido avance que los dispositivos móviles han venido sufriendo en los últimos años. Procesadores cada vez más rápidos, pantallas más grandes y de cada vez mejor definición, chips que almacenan cientos de Gigabytes de información, lectores de huellas digitales, tecnologías que hace poco tiempo habrían parecido productos de la imaginación de un escritor de ciencia ficción como el NFC y la carga inalámbrica y, ahora, gracias a la introducción del novedoso USB serie C, nuevos puertos más rápidos y versátiles. Sin embargo, existe una pieza en todos nuestros equipos que parece no evolucionar al mismo paso que el resto de sus componentes. Una pieza cuyo aparente estancamiento detiene, incluso, el avance a mayor velocidad de otras funciones. Hablamos, como ya muchos lo habrán notado, de la batería.

Las baterías actuales de iones de litio, las usadas más comúnmente en smartphones, laptops, y hasta automóviles eléctricos fueron lanzadas al mercado en 1991, y desde entonces han ido ganando popularidad hasta convertirse en estándar. Esta tecnología, sin embargo, no ha avanzado de manera sustancial desde su concepción, y si bien es la fuente de almacenamiento de energía que ha permitido la revolución móvil, hoy es más bien un factor limitante que nos obliga a cargar nuestros dispositivos todas las noches, o de que la carga no alcance durante todo el día. Al mismo tiempo, han sido las responsables de que los fabricantes de procesadores, chips, pantallas y otros componentes que forman parte de nuestros dispositivos tengan que trabajar en la eficiencia de sus productos, de forma tal de poder brindar una mayor performance, con el menor consumo energético posible.

Es por esto, y por la importancia cada vez mayor que tienen las baterías también para otras industrias, como las de los automóviles eléctricos y el almacenamiento de energías renovables, que durante los últimos años la inversión en investigación y desarrollo de nuevas tecnologías ha crecido de manera fenomenal. En especial en universidades, en las que el apoyo de compañías privadas ha resultado vital para incrementar el presupuesto de las investigaciones.

Esto ha llevado a que, durante los últimos años, haya comenzado a haber avances significativos en este campo. A continuación veremos de cuáles se trata.

Todas las baterías de nuestros dispositivos móviles poseen tres componentes básicos: un electrolito, es decir, una sustancia que contiene iones libres, por lo que provee los electrones que resultan conductores de la energía; un ánodo, que se encarga de descargar estos electrones; y un cátodo, que los recibe. Así, mientras utilizamos nuestros dispositivos, los electrones pasan del cátodo al ánodo, y cuando los cargamos, ocurre el proceso inverso.

En las baterías actuales el litio se utiliza solamente en el electrolito, pero no en el ánodo, en el que se utiliza grafito. Esto reduce la vida útil y la eficiencia de las baterías. Algunos de los primeros avances en este campo surgen de la experimentación con nuevos elementos en la composición del ánodo. Por el momento, el litio —una alternativa que aumentaría significativamente la eficiencia de las baterías— no es viable; es por eso que se está experimentando con silicio, sulfuro y litio metálico, el material utilizado en las pilas de litio no recargables. Estos materiales son prometedores, aunque requieren de un gran tiempo de experimentación, puesto que pueden resultar inestables o, incluso, una peor alternativa que las actuales.

El MIT, en un trabajo conjunto con Samsung, está desarrollando nuevas baterías totalmente sólidas. Las baterías de hoy utilizan litio líquido en el electrolito, el cual se degrada con el tiempo y corre peligro de explotar. Esto no sucede con las baterías sólidas, las cuáles pueden ser recargadas miles de veces antes de sufrir cualquier tipo de fatiga, y son hasta un 30% más eficientes. Además no son inflamables, por lo que resultarían ideales para automóviles eléctricos.

Otra innovación en el mismo sentido llegó de la mano de Prieto, una compañía que promete revolucionar la industria con baterías hechas a base de un sustrato de espuma de cobre. Éstas permiten aumentar la densidad del electrolito unas cinco veces, poseen bajos costos de producción, y no son inflamables. La apuesta de la empresa es construir baterías pequeñas para dispositivos ultraportátiles como relojes inteligentes y otros wearables.

Otra tecnología que promete es la de las baterías de iones de Sodio, las cuales utilizan sal en lugar de litio en sus electrolitos. Las mismas arrojan resultados similares a las baterías actuales, aunque con una mucho mayor vida útil, ya que pueden soportar hasta 2.000 ciclos de carga sin degradarse, y pueden ser almacenadas sin carga, algo imposible con sus contrapartes de iones de litio, que necesitan un 30% de carga para no dañarse. Estas baterías ya se encuentran presentes en autos como el Modelo S, de Tesla, y en computadoras portátiles.

Otro gran avance, quizás el más prometedor, llegó de la mano de un grupo de científicos de la Universidad Rice, en los Estados Unidos. Estos investigadores lograron construir “microsupercapacitadores” utilizando materiales baratos y láseres comerciales a temperatura ambiente, lo cual vuelve accesible una tecnología que hasta ahora resultaba muy cara y engorrosa en su fabricación.  Los capacitores son piezas que almacenan energía para luego liberarla rápidamente, tal como ocurre en el flash de una cámara fotográfica. Estos nuevos microsupercapacitores, sin embargo, pueden almacenar energía por mucho tiempo, ya que la liberan lentamente tal y como sucede con una batería tradicional. Sin embargo, recargarse les toma cincuenta veces menos tiempo, por lo que en un futuro no tan lejano éste podría ser el sistema con el que reemplacemos a todas nuestras baterías.

Al mismo tiempo, distintas empresas y universidades han hecho avances tales como baterías flexibles que permiten, por ejemplo, ser utilizadas como malla en los relojes inteligentes, ampliando masivamente su autonomía de carga; baterías recargables con el sol; con el sonido; con agua o transpiración humana; con otras secreciones del cuerpo como orina; y otras cientos de ideas más.

Por otro lado, distintas marcas han trabajado en mejorar la tecnología actual, o en ampliar sus capacidades. Tal es el caso de Huawei, la cual anunció en noviembre de 2015 que estaba probando una nueva batería de ion de litio, capaz de recargarse 10 veces más rápido que ninguna otra. Otros fabricantes, como el chino Oukitel, están trabajando sobre el concepto de fabricar baterías más grandes, de hasta 10.000 mAh que, aunque son aparatosas, proveen a los equipos de gran autonomía.

Sin importar el grado de avance, o lo prometedor de cada una de estas tecnologías, con las que científicos e ingenieros de todo el mundo están experimentando, existe un común denominador. Y es que en el mundo de las baterías es difícil lograr un avance concreto y revolucionario que cambie todo para siempre. En cambio, todo requiere de años de experimentación y pruebas, ya que las variables capaces de afectar la performance y el costo de cada innovación son muchas. Es por esto que los fabricantes de celulares son, y seguirán siendo, muy conservadores antes de hacer un cambio sustancial en las celdas de poder de los dispositivos que lanzan al mercado. Y ninguno se arriesgará a abandonar la tecnología vigente hasta que no esté bastante claro que otra ha llegado para reemplazarla de manera definitiva, o que alguna otra se convertirá en el nuevo estándar.

Y es que, con costos de producción que resultan prohibitivos por la necesidad de fabricar baterías en un enorme volumen, y dispositivos que deberán ser adaptados a las nuevas tecnologías, una mala decisión en este sentido puede potencialmente costar miles de millones de dólares y resultar en una desventaja competitiva con otras empresas. Así, pasarán años antes de que podamos ver una nueva batería que ofrezca un rendimiento acorde a los otros avances que hemos tenido y podemos observar en nuestros smartphones, tabletas y otros dispositivos. Sin embargo, sí veremos tiempos de carga más cortos, y un nivel de eficiencia incremental que harán que quedarse sin carga se vuelva cada vez menos frecuente.