¿Innovar u optimizar? el futuro de las baterías

Cada mes aparecen nuevos gadgets tecnológicos, con lo más puntero en procesador, RAM, puertos, almacenamiento y mil y un hardware enlatados en un espacio minúsculo, y que ofrecen cada día una experiencia de usuario más fluida.

Si como a un servidor os gusta seguir los avances de la ciencia en este sentido, sabréis que todos los dispositivos antes mencionados reciben actualizaciones periódicas, en busca de ganar terreno con la competencia y ofrecer productos de mejor calidad.

Pero lo cierto es que hay un punto de inflexión en lo que ofrece un gadget y lo que podría ofrecer, y éste viene dado por lo general por la batería.

No es lo mismo suministrar energía para un Alcatel One To Easy de la época (que me acuerdo que me duraba tranquilamente 2 semanas sin cargar), que para un Samsung Galaxy SII (que sino fuera por el portátil y el cable USB no me llega para el día).

Existen muchos modelos diferentes, pero a fin de cuentas, todas las baterías parten de una misma tecnología, que data de 1985, cuando M.S. Whittingham hizo un experimento con sulfuro de titanio y metal de litio. Estamos hablando de una tecnología que ha permanecido casi inalterada desde hace 27 años (se ha mejorado, sobre todo el tiempo de carga y los núcleos de la misma, con variantes más cuidadas, pero siguen siendo lo mismo).

La batería de Ión-Litio, para ponernos en antecedentes, almacena energía gracias a la sal de litio que hace las veces de electrolito, y por tanto suministra iones para llevar a cabo la reacción electroquímica entre ánodo y cátodo.

Como todo en este mundo, tiene sus ventajas y sus inconvenientes, a saber:

  • Pesan poco: Al menos menos que las antiguas de plomo y Ni-Cd.
  • No tienen efecto memoria (algo hasta cierto punto debatible): El efecto memoria se forma cuando no se carga completamente la batería, produciéndose pequeños cristales que a la larga desgastan las capacidades de almacenaje de energía de las baterías.
  • Se puede medir fácilmente la carga que le queda: Por la fórmula de la reacción electroquímica que da sentido al sino de la batería, la carga es directamente proporcional al voltaje, por lo que con medir el voltaje, sabemos cuanto le queda de carga.
  • Sin usarse se descargan a un ritmo muy bajo: En torno al 6%, frente al 20% de las antiguas.
  • Pueden explotar: Los materiales usados son inflamables, por lo que en toda batería tiene que haber un sistema de sensores eléctricos para controlar la temperatura.
  • Soportan un número limitado de cargas: Lo que hace que duren en torno a 3 años (con mucha suerte). Tal y como funciona el consumismo, esto no debería ser un problema (ya que la mayoría de dispositivos están pensados para que duren unos pocos años y tengas que renovarlos).
Con todo esto, y simplemente viendo el auge de las nuevas tecnologías, está claro que las actuales baterías se están quedando cortas, y toca tomar cartas en el asunto.

Existen varios frentes, innovar u optimizar lo que ya hay, y quizás la solución tenga que ver con un poco de cada.

Innovar

Lo que hay ahora está muy bien, pero vamos a partir de ahí y buscar algo mejor.

Seguramente fue lo que pensaron en la Universidad de Rice, en Texas, que hace apenas unos días presentaban en la prestigiosa revista Nature un estudio (teórico, para variar) en el que había sustituido los ánodos de la batería de ión litio clásica (de grafito) por un material poroso de silicio, que ofrece 10 veces más cantidad de iones.

El mayor problema del silicio es que tiende a expandirse con el calor, pero parece que estos dos investigadores de nanotecnología habrían dado con un compuesto de silicio que al ser poroso (y ofrecerse en forma de polvo) se expandirían sin aumentar el volumen final (como una esponja de la ducha, para que nos entendamos).

El primer prototipo ha aguantado 600 ciclos de cargas y 1000 mAh (miliamperio hora) por gramo, tres veces más que los actuales, que rondan los 350 mAh.

Optimizar

Esto es lo que tenemos, pero hay que mejorarlo.

Hay varias formas de optimizar un sistema, ya sea mediante hardware o software.

El viernes pasado os hablábamos de una investigación llevada a cabo por el equipo de ETA Devices que aseguraban poder aumentar el tiempo de vida de nuestras baterías un 50% mediante la optimización de uno de los procesos internos de los smartphones (hardware) que más gastan, el de los amplificadores de potencia.

El software también consume (ya que tira del hardware y activa funciones constantemente). Un ejemplo de optimización de software es la que se llevó a cabo en el actual iPhone 5, con una batería semejante a su anterior, pero un SO (iOS 6) bastante optimizado. La batería sigue siendo más o menos la misma, pero puesto que se ha mejorado la velocidad y claridad del sistema, a la hora de la verdad, gasta menos, y por tanto dura más.

Otro ejemplo de optimización de software lo vemos continuamente en las actualizaciones de aplicaciones (fix bug). Cuando fixean problemas de integridad, o consultas excesivamente largas, lo que se optiene con ello es una mejora de rendimiento, y por lo tanto una mejora en el tiempo de vida útil de la batería.

¿Innovar u Optimizar?

Las dos son partes de una misma moneda. Espero con ilusión el día que podamos prescindir de las baterías de ión-litio por otras mucho mejores (y a poder ser menos nocivas para el medio ambiente). Mientras tanto, esperemos que todos estos estudios teóricos lleguen a plasmarse en la realidad (con las tres veces de mejora de vida del experimento de la universidad de Texas y el duplicado de ETA Device para empezar, yo me conformaría :)).