Baterías de plástico: todas cargadas y esperando para funcionar

Muchas personas revisan sus máquinas de fax todas las mañanas, pero en estos días Theodore Poehler y Peter Searson están teniendo un interés particular en lo que aparece en las suyas. Este par de científicos de la Universidad Johns Hopkins creen que están dolorosamente cerca de un acuerdo que podría convertir su creación de investigación, una batería totalmente de plástico, en una realidad comercial. Cada día esperan ver el resultado final de más de un año de negociaciones, esperando una decisión de varias grandes compañías de baterías o noticias de inversores privados que han expresado su voluntad de aportar decenas de millones de dólares.



Un acuerdo con la compañía de baterías adecuada o el grupo de patrocinadores podría transformar su invento de una curiosidad de laboratorio en una estrella en ascenso en el enorme mercado de las baterías. El prototipo es notablemente pequeño, ligero y recargable. Aún más intrigante, viene en hojas delgadas y flexibles que se pueden moldear en una forma que se asemeja a una tarjeta de presentación. Poehler y Searson creen que la nueva batería podría desempeñar un papel de liderazgo en una nueva generación de vehículos eléctricos, satélites y dispositivos electrónicos livianos, incluso como reemplazo de las baterías estándar de tamaño AA.

La búsqueda problemática de la celda definitiva

Esta historia fue parte de nuestro número de julio de 1998





  • Ver el resto del número
  • Suscribir

Ese es el sueño. Sin embargo, hacerlo realidad requiere dinero, mucho dinero. También se necesita habilidad para los negocios. Y Poehler y Searson saben que no hay garantía de éxito. Ambos somos muy cautelosos, explica Peohler. Si sucede, sucede; si no es así, bueno, estamos tratando de pensar en hacer la investigación para mejorar la tecnología.

Su historia es una historia de cómo los investigadores básicos que trabajan en la vanguardia pueden encontrarse en el mundo del espíritu empresarial, el capital de riesgo y las grandes empresas. Y cómo, una vez que llegan allí, los problemas pueden ser tan complejos, y mucho menos familiares, que los que enfrentan en la mesa de laboratorio.

Poehler, profesor de ingeniería eléctrica e informática y vicerrector de investigación de la universidad, y Searson, profesor de ciencias de los materiales e ingeniería, nunca se propusieron ser emprendedores. Cuando comenzaron su búsqueda hace seis años de una batería totalmente de plástico, solo querían hacer buena ciencia, probar los límites de un material y un sistema. Los profesores encabezaron un equipo de investigadores en Johns Hopkins que incluía a Jeffrey Killian, Josef Gofer y Haripada Sarker; La estudiante de posgrado Jennifer Giaccai se unió posteriormente al grupo. El progreso fue lento, pero en 1996 tenían un prototipo viable. Luego, a principios del año pasado, un comunicado de prensa de la Universidad Johns Hopkins que promocionaba el desarrollo de la novedosa batería de plástico provocó un frenesí en los medios.



La batería de plástico fue nombrada Invención del Año por Popular Science. Equipos de televisión llegaron de lugares tan lejanos como Suecia, Tokio y Brasil y deambularon por el laboratorio. Los investigadores aparecieron en CNN y en USA Today. Los estudiantes graduados del grupo se convirtieron en estrellas de los medios locales. Cientos de empresas e inversores preguntaron sobre la nueva tecnología, tratando de convertir su potencial eléctrico en potencial de ganancias. Los analistas de Wall Street llamaron para conocer los acuerdos que pudieran firmarse para producir la batería comercialmente.

En estos días, más de un año después, el laboratorio está a punto de volver a la normalidad. Una visita reciente de TR encontró el silencio habitual de un laboratorio universitario, donde los investigadores se dedican a hacer ciencia. Los equipos de televisión se han ido. El flujo constante de visitantes disminuyó.

Fuera del resplandor de los medios de comunicación, el equipo de Johns Hopkins, al igual que otros investigadores académicos que han desarrollado una nueva tecnología de materiales, está navegando por el mundo de los negocios y las finanzas.

nuevas tecnologías en la ciencia

No se equivoque, hay mucho en juego. La comercialización exitosa de una batería de plástico podría significar mucho dinero para sus inventores académicos y su universidad. Solo el mercado estadounidense de baterías es de $ 5,8 mil millones al año y está listo para un rápido crecimiento a medida que una nueva generación de vehículos eléctricos y dispositivos electrónicos más pequeños impulsa la necesidad de baterías recargables más eficientes y livianas. Los laboratorios corporativos y académicos de todo el mundo están compitiendo para encontrar la solución, con muchos esfuerzos centrados en baterías de litio ( ver barra lateral ).



Una batería de plástico podría hacerse un hueco lucrativo. La mayoría de las baterías actuales están hechas de metales pesados ​​tóxicos y dañinos para el medio ambiente, como el plomo y el cadmio. Sin embargo, las baterías de plástico no contienen metales y se reciclan fácilmente. Deben estar sellados para que la humedad no amortigüe su carga, pero los polímeros en el interior están muy lejos del litio, que puede explotar cuando se expone al agua.

Es más, la batería totalmente de plástico está hecha de láminas delgadas con forma de papel de aluminio, una ventaja fundamental para quien diseña un producto y necesita averiguar dónde colocar una batería. Imagine carcasas para computadoras portátiles revestidas con láminas delgadas de la batería o partes estructurales del automóvil que están revestidas con las fuentes de energía, incluso satélites donde la batería de plástico se amontona en cualquier espacio disponible. Puede convertirlo en casi cualquier configuración que desee, dice Searson.

El truco consiste en encontrar un ánodo de polímero adecuado para una batería que funcione. Cuando se usan en una batería, ciertos polímeros pueden actuar como grandes cátodos, aceptando fácilmente electrones provenientes del ánodo a través de un circuito externo. Por otro lado, para que un polímero conductor actúe como ánodo, debe doparse de modo que un electrón adicional sea forzado a la estructura del polímero, dándole una carga negativa. Sin embargo, a diferencia de los cátodos dopados, los ánodos dopados son inestables y vulnerables a la humedad.

materia oscura 1 muerto

A pesar del desafío, el equipo de Johns Hopkins se adelantó. Finalmente, descubrieron que al atrapar un ión de litio en la cadena del polímero podían hacer que un tipo de plástico llamado polipirrol se comportara como un ánodo. Después de tres años de esfuerzo, Poehler sintió que este sistema comenzaba a verse decente. Para el verano de 1995, el laboratorio produjo una batería que funcionaba. Pero la batería producía solo alrededor de un voltio por celda, demasiado bajo para muchas aplicaciones, y aún requería litio como dopante.

El equipo volvió a la mesa de dibujo. Esta vez lograron un avance significativo en poco más de seis meses. El equipo de Johns Hopkins recurrió a una familia de polímeros llamados fluorofeniltiofenos para formar los electrodos; un miembro de la familia, 3,4,5 TFPT, actúa como ánodo, mientras que otro, 3,5 DFPT, actúa como cátodo. A continuación, los polímeros se interpusieron alrededor de un electrolito de batería hecho de un gel de poliacilonitrilo delgado. La batería podría producir tres voltios de electricidad por celda y recargarse cientos de veces.

Fue un avance notable. Las baterías son tan flexibles como una envoltura de plástico, por lo que pueden enrollarse en la forma cilíndrica de una batería de linterna convencional o usarse como láminas delgadas de una tarjeta de crédito. A diferencia de las baterías convencionales, que a menudo no funcionan a temperaturas muy por debajo del punto de congelación, son capaces de funcionar a temperaturas tan bajas como -40 grados C.Como ventaja adicional, las baterías cambian de color cuando se descargan, lo que facilita saber cuándo se descarga. se necesita recarga.

Ahora el laboratorio tenía un prototipo viable, pero era solo el punto de partida en el difícil camino hacia la comercialización. Poehler, que ha visto muchos acuerdos de transferencia de tecnología en su calidad de subdirector, tomó la iniciativa en el esfuerzo comercial del equipo. El primer desafío es determinar si la tecnología es competitiva, explica. A fines de 1996, cuando la historia apareció en los medios de comunicación, los investigadores de Johns Hopkins estaban seguros de que su batería había llegado a esa etapa. Clasificaron la avalancha de solicitudes y se reunieron con más de 40 posibles socios de investigación o financiadores, realizando visitas o siendo visitados por empresas o grupos de investigación casi todas las semanas durante más de un año.

No consideramos la mayoría de las reuniones como oportunidades para hacer negocios, sino como oportunidades para intercambiar información, dice Poehler. Sin embargo, el objetivo general era llegar a un acuerdo importante que llevara la batería al mercado, no solo generar dinero para realizar más investigaciones. Todavía estamos trabajando en esto y siempre estamos luchando por llegar al punto en que la tecnología se venda sola, dice.

Sin embargo, llegar a ese punto no es fácil. De hecho, significa negociar un mundo complejo de capital riesgo y financiación empresarial. Poehler y Searson tienen cada uno una reputación académica impresionante, pero, como la mayoría de los científicos, ninguno tiene mucha experiencia en negocios y negocios y en el mundo de las altas finanzas.

Requiere un conjunto de habilidades diferente al de la ciencia, dice Lita Nelsen, directora de la Oficina de Licencias de Tecnología del MIT. Hay algunas personas que tienen ambos conjuntos de habilidades, pero no muchas. La oferta cada vez mayor de dólares de capital de riesgo e inversores corporativos que buscan tecnologías de vanguardia significa oportunidades comerciales crecientes para los científicos universitarios. Nelsen dice, sin embargo, que los científicos con frecuencia se enfocan exclusivamente en los aspectos financieros de un trato cuando en realidad deberían buscar más que dinero. Hay dinero disponible. Deben buscar la sabiduría que acompañe a la sabiduría para saber qué hacer en situaciones de juicio, como cuando el director ejecutivo no está funcionando o cuando alguien está infringiendo su patente.

Los investigadores académicos se enfrentan a una serie de decisiones difíciles, ya que intentan guiar sus tecnologías fuera del laboratorio al mundo empresarial. Podrían, por ejemplo, simplemente licenciar su patente y continuar con su investigación. Alternativamente, podrían colaborar con una empresa que pudiera proporcionar la experiencia de marketing y fabricación de la que carecen los científicos. Finalmente, podrían intentar encontrar financiación para una empresa nueva.

Cada opción tiene pros y contras. Cualquiera que sea su decisión, Poehler y Searson dicen que planean permanecer en sus trabajos académicos y dejar que los empresarios dirijan cualquier empresa. Licenciar la tecnología a una empresa de baterías establecida es una apuesta segura desde el punto de vista financiero, pero generalmente significa renunciar al control total. Tomar fondos de capital de riesgo también podría significar que los investigadores cederían más control de un derivado de batería del que tendrían que hacerlo con otras fuentes privadas de capital.

Lo que está en juego en la decisión es si la batería de plástico alguna vez sale del laboratorio y emerge como un dispositivo práctico. Comercializar nuevos tipos de baterías es un proceso notoriamente caro, que requiere nuevas plantas de fabricación y un compromiso a largo plazo con un tipo particular de tecnología. Una vez que una corporación obtiene la licencia de una tecnología, gana en gran medida el control sobre su destino, incluida la opción de acabar con su desarrollo. Elija el socio equivocado y la batería, que alguna vez fue la favorita de los fragmentos de sonido de TV de 30 segundos, puede ser rápidamente relegada a la pila de mejores baterías de una corporación que nunca funcionó.

Por otro lado, las maniobras comerciales adecuadas podrían proporcionar un día de pago lucrativo a Searson y Poehler, así como a un puñado de sus compañeros de laboratorio. Como la mayoría de los investigadores que descubren algo con potencial comercial, Searson, Poehler y sus colegas tuvieron cuidado de presentar una patente antes de publicar cualquiera de los hallazgos. La universidad es propietaria de la patente, pero las ganancias o los derechos de licencia se dividen de modo que un tercio se destina a la universidad, un tercio a los investigadores y un tercio al laboratorio para futuras investigaciones. Si los números involucrados se vuelven muy grandes, la participación personal de los investigadores se reduce a aproximadamente el 15 por ciento.

problema de plegamiento de proteínas resuelto

Sin embargo, por el momento, la batería plástica de Johns Hopkins parece estar colgada en un catch-22 que con frecuencia afecta a los laboratorios que buscan tecnología de mercado en el desarrollo temprano; el proyecto necesita más fondos para llegar a la siguiente etapa de desarrollo, pero los patrocinadores financieros quieren ver una tecnología más desarrollada antes de aflojar los hilos del bolsillo.

Es más, mientras que el mercado de capital de riesgo continúa en auge y es una fuente lista de dólares para las nuevas empresas en tecnología de la información y biotecnología, la inversión de riesgo en nuevos materiales sigue siendo un sector lento, a menudo descuidado. A Wall Street no le gustan las historias de materiales, dice Joe Lovett, socio general de Medical Science Partners, una firma de capital de riesgo en Wellesley, Massachusetts, que financia empresas emergentes de biotecnología y ciencia de materiales.

Josh Lerner, profesor asociado de la Escuela de Negocios de Harvard y experto en capital de riesgo, dice: La ciencia de los materiales tuvo un breve aumento de popularidad a fines de la década de 1980 con la superconductividad de alta temperatura. Pero la gente parece haberse desilusionado con el área. Lerner dice que incluso con el auge de la inversión de riesgo, todavía hay una banda muy estrecha de tecnologías que se financian; Del 80 al 85 por ciento de las empresas se dedican a la tecnología de la información y las ciencias de la vida.

Más allá de estos obstáculos de financiación, la batería de plástico se enfrenta a la dura competencia de varios otros tipos prometedores de baterías, incluidas las de zinc-aire y las de litio. Cada una de esas tecnologías tiene cientos de millones de dólares de inversión y una ventaja fundamental. Algunos ya se han fabricado a gran escala. Al igual que la batería de plástico, son eficientes, livianos y compactos. Las baterías de polímero de litio, por ejemplo, se pueden moldear en casi cualquier forma, incluso cortar en pedazos sin perder su carga.

Entonces, ¿cuáles son las probabilidades de que algún día nos encontremos viajando en autos con partes forradas con baterías de plástico, hablando por teléfonos celulares que funcionan con ese material? Todavía es demasiado pronto para saberlo. Si Poehler pudiera elegir, una de las compañías de baterías más grandes del mundo diría: 'Vamos a tomar esto y hacerlo y ofrecerle una gran oferta, y usted todavía puede hacer su propio trabajo para mejorar la tecnología', o un venía un patrocinador y les daba mucho dinero para poner en marcha una empresa.

Pero los científicos de Johns Hopkins saben que no es tan fácil. Por eso, todas las mañanas, Poehler y Searson continúan buscando el acuerdo firmado que podría acercarnos a la realidad de una batería de plástico. A pesar de todos los avances en la investigación, la exageración de los medios y las reuniones prometedoras, todavía es un sueño intentar dar el gran salto al mundo comercial.

esconder

Tecnologías Reales

Categoría

Sin Categorizar

Tecnología

Biotecnología

Política De Tecnología

Cambio Climático

Humanos Y Tecnología

Silicon Valley

Informática

Revista Mit News

Inteligencia Artificial

Espacio

Ciudades Inteligentes

Blockchain

Artículo De Fondo

Perfil De Exalumnos

Conexión De Exalumnos

Característica De Noticias Del Mit

1865

Mi Vista

77 Mass Ave

Conoce Al Autor

Perfiles De Generosidad

Visto En El Campus

Cartas De Exalumnos

Función De Noticias Del Mit

Cadena De Bloques

Perfil De Ex Alumnos

77 Avenida De Masas

Política Tecnológica

Perfiles En Generosidad

Noticias

Revista De Noticias Del Mit

Elecciones 2020

Con Índice

Bajo La Cúpula

Manguera

Historias Infinitas

Proyecto De Tecnología Pandémica

Del Presidente

Artículo De Portada

Galería De Fotos

Recomendado