Un grupo de investigadores formado por la Universidad de California en San Diego (UC San Diego) y el instituto de investigación CEA-Leti ha presentado un innovador sistema de accionamiento de microactuadores, que combina una tecnología de batería de estado sólido con nuevos diseños de circuitos integrados para técnicas de conversión de aumento de voltaje y almacenamiento 2 en 1. Con este sistema se alimentarán pequeños actuadores electromecánicos.
El avance aborda un desafío crítico en el suministro de energía a microactuadores, para entregar altos voltajes (decenas a cientos de voltios) de manera eficiente en una forma liviana y compacta.
Al dividir una batería de estado sólido, que ya es necesaria en el sistema, en unidades más pequeñas y organizarlas de forma dinámica, el sistema logra salidas de alto voltaje sin los componentes voluminosos tradicionales, como condensadores o inductores. Esto da como resultado un diseño sumamente compacto y liviano, óptimo para microrobots y dispositivos médicos integrados.
El diseño integra de manera única el almacenamiento de energía y la conversión de voltaje, lo que establece un nuevo estándar en eficiencia y autonomía para pequeños actuadores electromecánicos.
Alta densidad energética con las baterías de estado sólido
A diferencia de las baterías convencionales, que pierden densidad energética cuando se reducen de tamaño, las baterías de estado sólido de este sistema mantienen una alta densidad energética incluso cuando se miniaturizan y se dividen en partes pequeñas para formar una matriz.
Esto permite sistemas ultraligeros con un rendimiento escalable. A través de una prueba de concepto, se ha demostrado la capacidad de generación de voltaje de hasta 56,1 V a una frecuencia de funcionamiento de hasta unos pocos Hz, necesaria para los sistemas de microactuación.
El concepto ha sido validado con las primeras baterías comerciales de estado sólido y promete un rendimiento aún mayor utilizando versiones avanzadas desarrolladas en CEA-Leti. Los datos extrapolados indican que el sistema puede reducirse a pesos tan bajos como 14 mg sin sacrificar la eficiencia, lo que lo convierte en una tecnología clave para robots autónomos con limitaciones de peso y pequeños dispositivos integrados para aplicaciones médicas.