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Tecnología

Diseñaron una batería de litio con un innovador sistema que retiene la carga por más tiempo

Desarrolladores del MIT proponen cambiar el elemento líquido por uno sólido, lo que evitaría la volatilidad

Una nueva investigación, realizada por ingenieros del Massachusetts Institute of Technology (MIT), en asociación con otras universidades, podría ser el origen de la nueva generación de baterías que acumulen más energía y duren más.

La base principal de este desarrollo se encuentra en el metal de litio puro concentrado en uno de los dos electrodos de la batería, el ánodo.

El nuevo concepto de electrodo proviene del laboratorio de Ju Li, el Profesor de Ciencia e Ingeniería Nuclear de Battelle Energy Alliance y profesor de ciencia e ingeniería de materiales. Este sistema fue descrito en el más reciente número de la revista Nature, en él participaron Yuming Chen y Ziqiang Wang de MIT, junto con otros 11 participantes de en Hong Kong, Florida y Texas.

El diseño es parte de un concepto para desarrollar baterías seguras de estado sólido, dispensando el líquido o el gel de polímero que generalmente se usa como material electrolítico entre los dos electrodos de la batería. Un electrolito permite que los iones de litio viajen de un lado a otro durante los ciclos de carga y descarga de la batería, y una versión completamente sólida podría ser más segura que los electrolitos líquidos, que tienen una alta volatilidad y han sido la fuente de explosiones en las baterías de litio.

«Se ha trabajado mucho en baterías de estado sólido, con electrodos de metal de litio y electrolitos sólidos», dice Li, pero estos esfuerzos han enfrentado una serie de problemas.

Uno de los mayores problemas es que cuando la batería se carga, los átomos se acumulan dentro del metal de litio, lo que hace que se expanda. El metal se encoge nuevamente durante la descarga, a medida que se usa la batería. Estos cambios repetidos en las dimensiones del metal, algo así como el proceso de inhalar y exhalar, dificultan que los sólidos mantengan un contacto constante y tienden a hacer que el electrolito sólido se fracture o se desprenda.

Otro problema es que ninguno de los electrolitos sólidos propuestos es químicamente estable mientras está en contacto con el litio metálico altamente reactivo, y tiende a degradarse con el tiempo.

La mayoría de los intentos para superar estos problemas se han centrado en diseñar materiales electrolíticos sólidos que sean absolutamente estables frente al metal de litio, lo que resulta difícil. En cambio, Li y su equipo adoptaron un diseño inusual que utiliza dos clases adicionales de sólidos, “conductores iónicos y electrónicos mixtos” (MIEC) y “aisladores de iones de litio y electrones” (ELI), que son químicamente estables en contacto con el litio.

Revestimiento de metal reversible pelado en un túbulo de carbono con un diámetro interno de 100 nanómetros Foto: (MIT)
Revestimiento de metal reversible pelado en un túbulo de carbono con un diámetro interno de 100 nanómetros Foto: (MIT)

Los investigadores desarrollaron una nanoarquitectura tridimensional en forma de una matriz en forma de panal de tubos MIEC hexagonales, parcialmente infundidos con el metal de litio sólido para formar un electrodo de la batería, pero con espacio adicional dentro de cada tubo.

Cuando el litio se expande en el proceso de carga, fluye hacia el espacio vacío en el interior de los tubos, moviéndose como un líquido a pesar de que retiene su estructura cristalina sólida. Este flujo, completamente confinado dentro de la estructura de panal, alivia la presión de la expansión causada por la carga, pero sin cambiar las dimensiones externas del electrodo o el límite entre el electrodo y el electrolito. El otro material, el ELI, sirve como un aglutinante mecánico crucial entre las paredes del MIEC y la capa de electrolitos sólidos.

“Diseñamos esta estructura que nos da electrodos tridimensionales, como un panal”, dice Li. Los espacios vacíos en cada tubo de la estructura permiten que el litio se “arrastre hacia atrás” en los tubos, “y de esa manera, no acumula tensión para romper el electrolito sólido”. El litio en expansión y contracción dentro de estos tubos se mueve y afuera, como los pistones de un motor de automóvil dentro de sus cilindros. Debido a que estas estructuras están construidas en dimensiones a nanoescala (los tubos tienen un diámetro de aproximadamente 100 a 300 nanómetros y una altura de decenas de micras), el resultado es como “un motor con 10,000 millones de pistones, con litio metálico como fluido de trabajo”, explicó Li.

Debido a que las paredes de estas estructuras en forma de panal están hechas de MIEC químicamente estable, el litio nunca pierde contacto eléctrico con el material, dijo Li. Por lo tanto, toda la batería sólida puede permanecer mecánica y químicamente estable a medida que pasa por sus ciclos de uso. El equipo ha probado el concepto experimentalmente, sometiendo a un dispositivo de prueba a 100 ciclos de carga y descarga sin producir ninguna fractura de los sólidos.

Un nuevo concepto para un cátodo más ligero fue descrito por otro equipo dirigido por Li, en un artículo que apareció el mes pasado en la revista Nature Energy, coautor del postdoctorado MIT Zhi Zhu y el estudiante graduado Daiwei Yu. El material reduciría el uso de níquel y cobalto, que son caros y tóxicos, pero son los que se usan en los cátodos actuales.

La batería durará más y no correrá el riesgo de explotar por sobrecarga Foto: (Archivo)
La batería durará más y no correrá el riesgo de explotar por sobrecarga Foto: (Archivo)

El nuevo cátodo no se basa únicamente en la contribución de capacidad de estos metales de transición en el ciclo de la batería. En cambio, dependería más de la capacidad redox del oxígeno, que es mucho más ligera y abundante. Pero en este proceso, los iones de oxígeno se vuelven más móviles, lo que puede hacer que escapen de las partículas del cátodo. Los investigadores utilizaron un tratamiento superficial a alta temperatura con sal fundida para producir una capa superficial protectora en partículas de óxido de metal rico en manganeso y litio, por lo que la cantidad de pérdida de oxígeno se reduce drásticamente.

A pesar de que la capa superficial es muy delgada, de solo 5 a 20 nanómetros de espesor en una partícula de 400 nanómetros de ancho, proporciona una buena protección para el material subyacente. “Es casi como la inmunización”, dice Li, contra los efectos destructivos de la pérdida de oxígeno en las baterías usadas a temperatura ambiente. Las versiones actuales proporcionan al menos una mejora del 50% en la cantidad de energía que se puede almacenar para un peso dado, con una estabilidad de ciclismo mucho mejor.

El equipo solo ha construido dispositivos pequeños a escala de laboratorio hasta el momento, pero “espero que esto se pueda ampliar muy rápidamente”, expresó el profesor Li. Los materiales necesarios, principalmente manganeso, son significativamente más baratos que el níquel o el cobalto utilizados por otros sistemas, por lo que estos cátodos podrían costar tan poco como un quinto de las versiones convencionales.

Fuente: infobae

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Tecnología

Especialistas en ciberseguridad hallaron forma para engañar coches autónomos de Tesla

La falla que podría ocasionar que los autos rebasen el límite de velocidad impuesto por las señales de tránsito ya fue comunicada a la compañía de Elon Musk

Los coches semiautónomos de Tesla son susceptibles a fallas a partir de “hackeos”, los cuales podrían ocasionar errores en su funcionamiento. Recientemente, la empresa de seguridad cibertnética McAffe dio a conocer un informe en el que se señala que es posible engañar al sistema de cámaras Mobileye Eye Q3 que tienen algunos vehículos de la marca con el fin de que vaya a una velocidad mayor.

Los investigadores se basaron en un sencillo truco que impactó directamente en estas cámaras para alterar la forma en que veían una señal de límite de velocidad sobre una carretera, permitiendo así, que el vehículo aumentara la rapidez con la que se movía sobre la autopista.

El funcionamiento de los sistemas de cámaras Mobileye Eye Q3 se basa en leer las señales de límite de velocidad. A partir de esa información, el automóvil de conducción autónoma pone en función el crucero automática Tesla, por lo que una falla en este mecanismo presenta un desafío de seguridad para aquellos que esperan comercializar la tecnología, explicaron Steve Povolny y Shivangee Trivedi, parte del equipo de Investigación Avanzada de Amenazas de McAfee.

Para “hackear” al sistema, los investigadores pegaron una pequeña y casi imperceptible calcomanía en una señal de límite de velocidad. Debido a esto, el sistema del vehículo leyó 85 en lugar de 35 durante la prueba. De esta forma, tanto el Model X 2016 como el Model S más reciente aceleraron hasta los 80 kilómetros por hora.

Ésta es la señal de tránsito a partir de la cual es posible engañar al sistema de cámaras de los vehículos. (Foto: McAfee)
Ésta es la señal de tránsito a partir de la cual es posible engañar al sistema de cámaras de los vehículos. (Foto: McAfee)

Ésta es una más de las investigaciones que se han realizado en torno a las fallas de los sistemas de conducción autónoma, mismas que podrían ser aprovechadas en situaciones de peligro. Cabe mencionar que los investigadores de McAfee replicaron una serie de ataques hacia los sistemas de aprendizaje automático de los coches durante 18 meses.

Uno de los estudios que volvieron a poner a prueba fue el propuesto por la profesora de la Universidad de Berkeley, Dawn Song, quien usaba pegatinas para engañar al sistema de conducción automática para que hacer creer que una señal de alto era una de límite de velocidad.

En el 2019, estos mismos investigadores llevaron a cabo pruebas en los autos de Tesla para desviarlos hacia un carril equivocado en medio del tránsito a partir del mismo método: pegatinas, las cuales tenían el fin de manipular los algoritmos de aprendizaje automático del carro.

De acuerdo con Povonly, “estamos estudiando esto por adelantado es porque los sistemas inteligentes en algún momento del futuro van a hacer tareas manejadas por humanos. Si no somos precavidos sobre los ataques y cuidadosos de cómo están diseñados los sistemas, entonces habrá una flota de ordenadores interconectados que son una de las superficies de ataques más impactantes y tentadoras que existen».

Cabe mencionar que McAffe dio a conocer los resultados de su investigación tanto a Tesla como a los responsables del sistema Mobileye Eye Q3 desde el año pasado. La respuesta por parte de la compañía de Elon Musk ante esto es que el problema no se solucionaría en esta generación del hardware.

Desde McAffe consideran que estos informes no se dieron a conocer con el fin de difundir miedo, sino de advertir. (Foto: Amanda Voisard/Reuters)
Desde McAffe consideran que estos informes no se dieron a conocer con el fin de difundir miedo, sino de advertir. (Foto: Amanda Voisard/Reuters)

Por parte de Mobileye, el asunto ha sido un poco más complejo. La revista MIT Technology Review solicitó una respuesta ante este problema, pero un portavoz de la compañía restó importancia a la investigación diciendo que la señal de tránsito modificada podría engañar incluso al ojo humano, por lo que la compañía no cree que el truco hacia la cámara pueda ser considerado un ataque.

Además, mencionó la empresa por medio de un comunicado, “la tecnología de los vehículos autónomos no se basará sólo en la detección, sino también se apoyará en otras tecnologías y datos como el mapeo de multitudes para asegurar la fiabilidad de la información recibida de los sensores de la cámara y ofrecer redundancias más robustas y seguridad”.

Aunque existen vehículos con la versión del hardware susceptible a fallos, estas investigaciones las han realizado con el fin de concienciar tanto a los consumidores como a los vendedores de ellos. Según Povolny, “no estamos tratando de difundir el miedo y decir que si conduces este coche, acelerará para atravesar una barrera”.

La relación de Tesla con los investigadores en seguridad cibernética, a pesar de que podría considerarse algo perjudicial a la marca, es buena. De hecho, la misma compañía ha dado a conocer iniciativas para que los especialistas encuentren fallas en sus sistemas e incluso les otorgan premios por más de USD 700.000, así como coches.

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Tecnología

Donald Trump advirtió que no compartirá información con países aliados que trabajen con Huawei

La embajada estadounidense en Alemania advirtió que los gobiernos que utilicen operadores 5G que “no sean dignos de confianza” pondrán en riesgo el intercambio de inteligencia “al más alto nivel”. Por el momento, Reino Unido y Francia han evitado cerrarle la puerta al gigante chino

US President Donald Trump gestures during a press conference on the sidelines of the G20 Summit in Osaka on June 29, 2019. (Photo by Brendan Smialowski / AFP)

El presidente de Estados Unidos, Donald Trump, amenazó con dejar de compartir información de inteligencia con los países europeos que acepten trabajar con el gigante chino de las telecomunicaciones Huawei para desplegar su red 5G, afirmó este domingo el embajador estadounidense en Alemania, Richard Grenell.PUBLICIDAD

Washington lleva tiempo presionando a los países europeos para que no den acceso a sus redes de telecomunicaciones 5G a Huawei, por miedo a que la compañía facilite el espionaje chino.

Trump “me ha dado instrucciones para decir claramente que cualquier nación que decide utilizar un operador 5G que no sea digno de confianza pone en peligro nuestra capacidad de compartir informaciones de inteligencia al más alto nivel”, escribió Grenell en Twitter.

El embajador precisó que el mandatario le había llamado desde el avión presidencial Air Force One para transmitirle ese mensaje.

El gobierno estadounidense acusa a Huawei por sus vínculos con el gobierno chino y teme que comparta información sensible con Beijing (Reuters)
El gobierno estadounidense acusa a Huawei por sus vínculos con el gobierno chino y teme que comparta información sensible con Beijing (Reuters)

Aliados europeos claves, entre ellos Reino Unido y Francia, indicaron que no tenían previsto impedir que Huawei participara en sus futuras redes 5G, aunque afirmaron que le impondrían algunas restricciones a la compañía.

Al margen de la conferencia sobre seguridad de Múnich, en el sur de Alemania, el jefe de la diplomacia estadounidense, Mike Pompeo, asimiló a Huawei a un caballo de Troya. Según él, la intervención de la compañía en las redes 5G occidentales equivaldrá a transferir los datos de todos los usuarios al “Partido Comunista Chino” y a los “servicios secretos chinos”.

Por su parte, el jefe de la diplomacia china, Wang Yi, también presente en Múnich, llamó a los europeos a tomar “una decisión independiente y sabia” respetando “la equidad para todas las empresas”.

Estados Unidos puso a Huawei en una lista negra en mayo de 2019, obligando de facto a las empresas estadounidenses y las residentes en Estados Unidos a encontrar otros proveedores para sus equipos de telecomunicaciones. Los funcionarios de la administración Trump, incluyendo los secretarios del gabinete, afirman que Huawei puede darle al gobierno chino acceso a los datos, alegaciones que la compañía rechaza.

(Con información de AFP)

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Galaxy S20 y Galaxy Z Flip: qué se sabe de los nuevos celulares de Samsung

La presentación oficial se hará hoy, en San Francisco, a partir de las 11 de la mañana, hora local. 5G, procesadores de última generación y cámaras con nuevas funciones son algunos de los rumores que se filtraron en el último tiempo.

Samsung dará a conocer sus próximos modelos de celulares: el Galaxy S20 y el Galaxy Z Flip en la ciudad de San Francisco. El evento se llevará a cabo hoy ,martes 11 de febrero, a partir de las 11 de la mañana (PT).

Uno de los modelos más esperados es el Galaxy Z Flip, el sucesor del Galaxy Fold. El diseño del móvil quedó totalmente al descubierto el domingo cuando, durante la transmisión de los Oscars, se pudo ver una publicidad oficial de este celular. PlaySamsung Galaxy Z flip

Por lo que se sabe, el nuevo plegable tendrá una pantalla Dynamic Amoled de 6,7 pulgadas, con resolución Full HD Plus y una capa protectora de vidrio ultra delgado. No tendrá una segunda pantalla como en la edición anterior sino un pequeño display de 1,06 pulgadas cerca de las lentes de la cámara. Allí sólo se verán notificaciones y la hora.

Contará, además, con cámara trasera dual de 12 MP, con un gran angular de 123 grados y el lector de huellas estará a un costado del equipo. La cámara frontal será de 10 MG con apertura f/2,0 y ángulo de visión de 80 grados

Tendrá memoria RAM de 8GB y almacenamiento interno de 256 GB con la posibilidad de ampliar la capacidad por medio de tarjeta. En cuanto a la batería, se estima que será de 3.300 mAh de capacidad con una carga rápida de 15 vatios. Vendrá también con Bluetooth 5.0, wifi 6 y USB tipo C. El precio podría rondar entre los USD 1.500 y USD 2000, de acuerdo con varias filtraciones.

Samsung Galaxy S20

En cuanto al S20 se sabe que vendrá en tres versiones: Samsung Galaxy S20, S20 Plus and S20 Ultra. El tamaño de las pantallas serán de 6,2 pulgadas; 6,7 y 6,9 respectivamente. Un detalle interesante es que el display tendrá una tasa de refresco de hasta 120 Hz. En todo los casos será compatible con tecnología 5G.

Todos los Samsung Galaxy S20 serán compatible con 5G e integrarán el procesador Snapdragon 865 de Qualcomm o el Exynos 990, según el lugar del mercado donde se comercialicen. El agujero para la cámara no estará al costado, como en el S10 sino que estará en el frente de la pantalla como en el Note 10.

Un render de cómo se verían la parte posterior del Samsung Galaxy S20 (@BenGeskin)
Un render de cómo se verían la parte posterior del Samsung Galaxy S20 (@BenGeskin)

Se estima que tanto el S20 Plus como el S20 Ultra tendrán cuatro cámaras traseras: una principal de 12 megapíxeles, una cámara de teleobjetivo de 64 megapíxeles y una cámara ultra gran angular de 12 megapíxeles, que en el caso del S20 Ultra ofrecría mucha más resolución, además de sensor ToF. Esto último no estará presente en el S20.

En todos los casos se esperan mejoras tanto en las especificaciones técnicas de la cámara así como en la app: es posible que se den a conocer nuevas herramientas para capturar imágenes y vieos.

De acuerdo con los rumores, el S20 Ultra tendrá 12 o 16 GB de RAM y una batería de hasta 5.000 mAh, compatible con carga rápida de 45 W. En cuanto a los valores, se estima que el modelo más económico costará USD 899, seguido por el Plus con un precio de USD 1.099 y el Ultra, de USD 1.2999.

Auriculares inalámbricos

Se espera que Samsung presente una nueva edición de sus auriculares inalámbricos, que se llamarán Galaxy Bud Plu. Ofrecerían hasta 11 horas de autonomía, poco menos del doble de lo que ofrecen hoy los Galaxy Buds.

Fuente: infobae

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