Nueva tecnología de baterías proporciona energía adicional a los dispositivos médicos implantables.

Los dispositivos médicos implantables, como marcapasos y desfibriladores cardíacos, requieren baterías recargables que ofrezcan un rendimiento duradero sin comprometer la seguridad del paciente. Estos dispositivos dependen de baterías con ánodos que operan a voltajes más altos que los de las celdas de iones de litio convencionales, pero los ánodos actuales de grafito tienen una densidad energética limitada. En un avance prometedor, investigadores han descubierto que la introducción de neodimio en el material del ánodo puede aumentar significativamente la densidad energética de una batería, lo que podría ampliar las capacidades de las tecnologías médicas implantables.

El avance fue logrado por un equipo de investigación de la Universidad McGill (Montreal, Canadá) junto con su socio industrial, Medtronic (Dublín, Irlanda). Su trabajo se centra en mejorar el rendimiento de las baterías para dispositivos médicos, equilibrando la necesidad de un mayor almacenamiento de energía con los estrictos requisitos de seguridad de los implantes utilizados en el cuerpo humano.

La innovación se centra en modificar el ánodo (el componente que libera y absorbe iones de litio durante la carga y la descarga) añadiendo pequeñas cantidades de neodimio, un elemento de tierras raras. En estudios anteriores, este ajuste produjo un aumento del 20 % en la densidad energética. En su último estudio, el equipo utilizó la Fuente de Luz Canadiense (CLS) de la Universidad de Saskatchewan (Saskatoon, Canadá) para investigar el mecanismo subyacente. Con la ayuda de la línea de haz HXMA del CLS, observaron que incluso cantidades mínimas de neodimio provocaban cambios estructurales significativos en todo el ánodo.

Estas alteraciones estructurales a nivel microscópico parecen ser la clave para un mejor almacenamiento de energía. Sin embargo, los investigadores también encontraron indicios de inestabilidad relacionados con el componente electrolítico de la batería, lo que podría afectar su utilidad a largo plazo. Por ello, el equipo está centrando su atención en mejorar la vida útil de la batería, manteniendo al mismo tiempo el ahorro energético y la seguridad.

Las implicaciones de este trabajo son sustanciales. Mejorar la densidad energética de las baterías sin aumentar su tamaño ni comprometer la seguridad podría dar lugar a dispositivos implantables más duraderos y permitir aplicaciones completamente nuevas. Además, la investigación sugiere vías para mejorar el diseño de baterías comerciales, especialmente en áreas donde el tamaño y el rendimiento son factores críticos..

"Definitivamente aún queda trabajo por hacer para que esto sea comercialmente viable. Pero los avances que ya hemos logrado demuestran que la energía (producida por el nuevo tipo de batería) permitiría aplicaciones médicas nuevas o diferentes", afirmó Eric McCalla, profesor asociado del Departamento de Química de la Universidad McGill.

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Universidad McGill
Canadian Light Source
Medtronic