Mejoramiento de electrolitos sólidos con estructuras peptídicas helicoidales para almacenamiento de energía avanzada

MadridInvestigadores de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign han descubierto nuevas formas de mejorar los electrolitos sólidos utilizando estructuras de péptidos en forma de hélice. Estos electrolitos sólidos son importantes porque son más seguros que los electrolitos líquidos comúnmente empleados en las baterías. Las nuevas estructuras helicoidales mejoran significativamente la conductividad y estabilidad de estos electrolitos, estableciéndolos como un nuevo estándar en materiales avanzados.

El estudio reveló diversas ventajas del empleo de estructuras de péptidos helicoidales.

• Mayor conductividad en comparación con sus equivalentes de estructura al azar
• Más estabilidad a altas temperaturas y voltajes
• Mejora del constante dieléctrico
• Capacidad para revertir a unidades monoméricas para reciclaje

Los polímeros tradicionales suelen tener estructuras aleatorias. Al diseñarlos con una forma helicoidal, sus propiedades mejoran. La hélice imita la estructura de los péptidos biológicos y ayuda en el almacenamiento de energía. Esta configuración crea un fuerte momento macrodipolar al alinear pequeños momentos dipolares a lo largo de la hélice. Esto mejora el transporte de carga del material y aumenta su constante dieléctrica, haciéndolo más eficaz para almacenar energía eléctrica.

Los péptidos helicoidales más largos presentan una mayor conductividad, por lo que la longitud es crucial para futuros diseños. El profesor Chris Evans, investigador principal, destacó que estos polímeros son sumamente resistentes. Mantienen su estructura incluso bajo alta tensión, a diferencia de los polímeros tradicionales que podrían desintegrarse.

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Los polímeros peptídicos helicoidales no solo mejoran el rendimiento, sino que también son más ecológicos. Al final de la vida útil de la batería, las enzimas o ácidos pueden descomponer el material peptídico en sus unidades básicas. Este proceso permite recuperar y reutilizar los materiales, reduciendo significativamente los desechos y el impacto ambiental.

Las investigaciones indican que las estructuras de péptidos helicoidales podrían ser clave en el desarrollo de baterías de estado sólido. Estas estructuras mejoran la conductividad eléctrica y la estabilidad de las baterías, además de ser más ecológicas. Su implementación podría resolver muchos de los problemas asociados con la tecnología de baterías actual.

Esta investigación crucial fue publicada en Nature Materials y recibió financiamiento de la Fundación Nacional de Ciencia de EE.UU. y el Departamento de Energía. Un equipo diverso de la Universidad de Illinois colaboró en el proyecto, involucrando múltiples departamentos e institutos, subrayando la importancia de la cooperación entre distintas disciplinas.