Un equipo de investigadores de la Universidad de Texas en El Paso (UTEP) desarrolló un innovador método para imprimir en 3D un componente esencial de las baterías recargables en prácticamente cualquier forma, un avance que podría revolucionar el diseño de dispositivos electrónicos, médicos y aeroespaciales.

El hallazgo fue publicado en la revista científica Communications Engineering, perteneciente a la familia de publicaciones de Nature, y se centra en los electrolitos de polímero en gel, el material encargado de transportar los iones —las partículas que llevan la carga eléctrica— entre los electrodos de una batería.

Actualmente, la mayoría de las baterías utilizan electrolitos líquidos que deben permanecer sellados dentro de carcasas rígidas, lo que limita tanto su diseño como su seguridad debido al riesgo de fugas. Para superar estas restricciones, los investigadores de UTEP desarrollaron un gel imprimible al combinar una resina curable mediante luz con un electrolito líquido a base de litio, el cual endurecieron capa por capa utilizando una técnica conocida como fotopolimerización en cuba.

De acuerdo con el estudio, el nuevo material alcanzó un rendimiento comparable al de los electrolitos fabricados mediante métodos tradicionales, con conductividades iónicas de hasta 3.4 × 10⁻³ siemens por centímetro, una cifra cercana a la de los electrolitos líquidos convencionales.

Los científicos también identificaron que una proporción de una parte de resina por cuatro partes de electrolito ofrece el mejor equilibrio entre la calidad de impresión y el desempeño electroquímico.

Otra ventaja del proceso es que las piezas pudieron imprimirse en condiciones normales de laboratorio, sin necesidad de cámaras selladas libres de oxígeno, y conservaron su rendimiento.

Para demostrar la flexibilidad de la tecnología, el equipo fabricó electrolitos con distintas geometrías, incluyendo discos, una estructura tipo panal y un cubo sólido de un centímetro, mostrando que las futuras baterías podrán diseñarse para adaptarse al dispositivo, y no al contrario.

"Durante años, la forma de una batería ha determinado la forma del dispositivo que alimenta. Estamos demostrando que es posible imprimir un componente de batería de alto rendimiento con prácticamente cualquier forma y colocarlo casi en cualquier lugar. Eso cambia por completo lo que los diseñadores pueden imaginar", explicó Alexis Maurel, profesor del Departamento de Ingeniería Metalúrgica, de Materiales y Biomédica de UTEP, quien encabezó la investigación.

El proyecto también permitió comprender mejor cómo la elección del solvente influye tanto en la facilidad de impresión como en el comportamiento de la batería, un aspecto que había recibido poca atención en investigaciones anteriores sobre electrolitos imprimibles.

Por su parte, Kenith Meissner, decano del Miguel A. Loya College of Engineering de UTEP, señaló que el desarrollo coloca a la universidad a la vanguardia de las tecnologías de almacenamiento de energía.

"Esta investigación demuestra cómo la manufactura avanzada y las tecnologías energéticas se están fusionando para crear posibilidades completamente nuevas en el diseño de baterías. Además de impulsar la investigación de próxima generación, brinda a nuestros estudiantes experiencia práctica en tecnologías esenciales para el futuro de la industria aeroespacial, el transporte y la manufactura avanzada", afirmó.

La investigación fue realizada por científicos de UTEP en colaboración con Sandia National Laboratories, quienes ahora buscan perfeccionar la tecnología para integrarla en baterías completamente funcionales.

El proyecto forma parte de una línea de investigación más amplia dirigida por Maurel sobre impresión 3D de baterías y cuenta con financiamiento de la Fundación Nacional de Ciencias (NSF) mediante el programa Research Experiences for Undergraduates, que estableció una alianza entre UTEP y Texas A&M University para ofrecer prácticas de investigación remuneradas a estudiantes de ambas instituciones.