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La batería, la deuda pendiente de los smartphones

La batería, la deuda pendiente de los smartphones
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Nuestros teléfonos móviles inteligentes no dejan de progresar. Generación tras generación comprobamos cómo los smartphones incorporan microprocesadores más potentes, memorias de más capacidad, pantallas de más calidad, tecnologías de comunicaciones más flexibles y veloces… Prácticamente todos los componentes de nuestros teléfonos mejoran de forma constante, excepto uno: la batería.

La mayor parte de los usuarios echamos de menos que nuestros smartphones tengan una autonomía mayor que la actual, que no nos obligue, como hacen la mayor parte de los modelos, a cargar la batería cada día si los utilizamos con cierta intensidad. Sin embargo, las baterías de ión litio apenas han evolucionado durante los últimos años.

La autonomía de nuestros smartphones mejorará notablemente cuando recurran a una nueva tecnología de baterías

Actualmente los fabricantes de los componentes que se utilizan en la construcción de los smartphones se están esforzando no solo para mejorar el rendimiento de sus productos, sino también para reducir su consumo, sobre todo en el caso de los que más energía demandan, como son el SoC y la pantalla. Los responsables del sistema operativo también tienen un margen de maniobra importante a la hora de aprovechar mejor los recursos hardware y consumir menos energía.

Los usuarios percibimos estas mejoras, pero son tímidas y en ningún caso pueden equipararse al desarrollo que están experimentando otros componentes de nuestros smartphones. Es evidente que la única forma de que la autonomía de nuestros teléfonos dé un salto realmente importante hacia delante pasa por desarrollar una nueva tecnología de baterías que supere de una vez por todas las limitaciones impuestas por la tecnología de iones de litio que utilizan los fabricantes actualmente.

Ión litio, una tecnología a punto de estancarse

Las baterías de iones de litio que utilizan no solo nuestros smartphones, sino también nuestros tablets y nuestros ordenadores portátiles, entre otros dispositivos, aún tienen mucho recorrido por delante. Aun así, es muy poco probable que los ingenieros consigan desarrollar esta tecnología mucho más, al menos lo suficiente para que nos permita dotar a nuestros equipos electrónicos de una autonomía mucho mayor que la actual.

La batería de nuestros smartphones

En cualquier caso, no debemos menospreciar las aportaciones que ha realizado la tecnología de ión litio. Gracias a ella hemos conseguido superar problemas asociados a otras técnicas, como el efecto memoria o un número escaso de ciclos de regeneración. Podemos cargarlas y descargarlas parcialmente prácticamente a nuestro antojo, y, además, nos ofrecen un número de ciclos de carga bastante elevado, que normalmente oscila entre los 700 y los 1.000 ciclos (si queréis averiguar cómo podéis incrementar la vida útil de la batería de vuestro smartphone no os perdáis este otro post).

La vida útil de una batería Li-Ión oscila entre los 700 y los 1.000 ciclos de carga

Sin embargo, a pesar de todas estas ventajas, las baterías de ión-litio no son perfectas. Son bastante caras, tienen una gran sensibilidad a las altas temperaturas (lo que ha obligado a los fabricantes a introducir medidas de seguridad que impidan su combustión), su reciclaje es costoso (hasta hace poco tiempo España no tenía ninguna planta que pudiese realizar este proceso, por lo que era necesario enviar las baterías a Alemania para recuperar el cobalto y el litio), y, lo que los usuarios más lamentamos, todo parece indicar que hemos alcanzado la densidad de energía límite de esta tecnología, o, al menos, a los ingenieros les queda muy poco margen de maniobra, por lo que, como he mencionado antes, es muy poco probable que veamos grandes avances sin recurrir a otra tecnología.

Apple apuesta por las baterías de hidrógeno

Hace más de dos años descubrimos que la compañía de Cupertino había presentado en la Oficina de Patentes y Marcas de Estados Unidos unos informes que describían unas nuevas baterías que utilizaban el hidrógeno como combustible. A todos los que seguimos aquella noticia nos resultó difícil contener la emoción al descubrir que gracias a esta tecnología podríamos acceder a smartphones con una autonomía no de uno o dos días a lo sumo, sino de varias semanas.

La batería de nuestros smartphones

Asimismo, las baterías con células combustibles de hidrógeno serían más ligeras que las de iones de litio, por lo que nuestros teléfonos, además de ver incrementada su autonomía, pesarían menos. Pero estas no son las únicas ventajas. Grosso modo, el esquema de funcionamiento de estas pilas consiste en transformar la energía química que proporcionan el hidrógeno y el oxígeno en energía eléctrica, por lo que el único residuo que obtendremos es agua, que es inocuo.

Sin embargo, es posible que, precisamente, la acumulación y la gestión del agua sea uno de los problemas derivados de la utilización de esta tecnología. Como he mencionado antes, ya han pasado más de dos años desde que Apple desveló que estaba trabajando en esta innovación, y desde entonces no hemos vuelto a saber nada más acerca de esta tecnología. Esto no tiene por qué significar que la han abandonado, pero sí que probablemente aún tiene que evolucionar hasta que pueda ser utilizada en dispositivos comerciales.

Las tecnologías que se abren paso en el laboratorio

Afortunadamente, hay muchas alternativas a las baterías de hidrógeno en las que está trabajando Apple. La pila de metanol que está desarrollando Toshiba al menos desde hace cinco años es una de ellas. Esta compañía japonesa ha presentado varios prototipos de dispositivos electrónicos equipados con una batería que utiliza celdas de metanol (DMFC), y a principios de 2009 anunció que estaba a punto de instalar una línea de montaje en su fábrica de Yokohama para producir este tipo de celdas.

Las principales ventajas de esta tecnología son su eficiencia (un cartucho de 70 centímetros cúbicos permite trabajar a un PC durante unas 5 horas) y un tiempo de carga prácticamente inexistente (solo tenemos que rellenar el depósito con metanol, y listo). Sin embargo, se ha visto comprometida por la naturaleza inflamable del metanol, que parece estar dificultando mucho su aprobación para que pueda ser utilizada en aplicaciones domésticas.

La batería de nuestros smartphones

Otra alternativa muy interesante es la batería de litio-aire en la que trabaja IBM desde hace varios años. Esta tecnología combina varias láminas de carbono diseñadas para absorber el oxígeno del aire y, así, generar energía eléctrica mediante su combinación con iones de litio. Según la compañía estadounidense el único residuo que obtendremos será oxígeno, pero, desafortunadamente, esta tecnología no podrá utilizarse comercialmente al menos hasta principios de la próxima década.

Más innovaciones. La tecnología de los nanotubos de carbono es otra de las que parecen mejor posicionadas para llegar al mercado en un futuro próximo. Podría ofrecernos una autonomía diez veces superior a la de las baterías de ión litio, el proceso de carga será mucho más corto, y, además, estas pilas apenas se degradarán. ¿La pega? La de siempre: aún tardarán en estar disponibles comercialmente (probablemente no llegarán hasta que esté a punto de expirar esta década).

La batería de nuestros smartphones

Las tecnologías que acabamos de repasar son las más prometedoras. De hecho, con todas ellas la autonomía de nuestros smartphones crecería de una forma muy notable. Pero no son las únicas en las que están trabajando los científicos e ingenieros. La empresa francesa Wysips está barajando la posibilidad de utilizar pequeños paneles solares instalados directamente en nuestros dispositivos (ya hay algunos prototipos). Y Nokia apuntó hace tiempo una estrategia muy curiosa: transformar la radiación electromagnética que emiten las antenas de telefonía móvil, televisión y los puntos de acceso WiFi en energía eléctrica.

Incluso hay proyectos que pretenden almacenar la energía en compuestos de celulosa y nanotubos de carbono. Pero la idea más curiosa baraja la posibilidad de insertar óxido de cinc entre dos electrodos, de manera que las partículas de este metal oscilen al recibir las vibraciones de las ondas sonoras, generando, de esta forma, energía eléctrica. Todas son soluciones interesantes, pero aún les queda un largo camino por delante para ser viables comercialmente.

Los retos del grafeno y el litio-azufre

Las baterías de grafeno podrán ser cargadas en 5 segundos y tendrán una vida útil de 10.000 ciclos de carga

He dejado para el final del post las dos tecnologías que, en mi opinión, tienen un futuro más prometedor, aunque por razones muy diferentes. La primera de ellas es la que están desarrollando en el Laboratorio Nacional de Oak Ridge, en Tennessee (Estados Unidos), conocida como batería sólida de litio-azufre. Esta innovación combina óxido de litio y un compuesto muy rico en azufre para crear una pila con una densidad de energía cuatro veces superior a la de las actuales baterías de ión-litio. Además, según sus creadores, tendrá un precio muy competitivo y será muy segura. Aún está en el laboratorio, pero podría empezar a ser implantada en productos comerciales durante los próximos dos o tres años.

La batería de nuestros smartphones

La última tecnología en la que vamos a detenernos es el grafeno, una innovación de la que ya os hemos hablado, y que podría revolucionar nuestra experiencia de uso al permitirnos disfrutar no solo una autonomía muy superior a la que nos ofrecen actualmente las baterías de polímeros de litio, sino también unos tiempos de carga increíbles. Tan solo tardaríamos entre 5 y 10 segundos en cargar nuestro smartphone. Un auténtico sueño. Además, su duración será muy superior (podrán alcanzar los 10.000 ciclos de carga) y tendrán un grosor mínimo (las capas de grafeno tienen un espesor de un solo átomo), por lo que apenas incrementarán el tamaño de nuestros smartphones. No cabe duda: esta es la mejora que todos estamos esperando. Confiemos en que llegue pronto.

Imágenes | Phil Roeder | ORNL En Xataka Móvil | Llega la batería que se carga en cinco segundos, ¿la veremos pronto en nuestros móviles?

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