Suministro de energía para miles de millones de dispositivos

Akira Yoshino, finalista del Premio al Inventor Europeo 2019

10.05.2019

European Patent Office

Akira Yoshino (Japón), nominada para el Premio al Inventor Europeo 2019 en la categoría de países no miembros de la OEPE.

La Oficina Europea de Patentes (OEP) anuncia que el químico e ingeniero japonés Akira Yoshino ha sido nominado para el Premio al Inventor Europeo 2019 como uno de los tres finalistas en la categoría "Países no pertenecientes a la OEPO" por su invención y refinamiento de la batería de iones de litio, que ahora alimenta miles de millones de dispositivos en todo el mundo.

Yoshino ha sido pionera en la investigación y desarrollo industrial para identificar los materiales y características que hacen que las baterías de iones de litio funcionen de forma segura. Continúa esta labor hoy como asesor y miembro honorario de la Asahi Kasei Corporation, la empresa en la que desarrolló su tecnología y que la ha comercializado en todo el mundo.

"Akira Yoshino creó las bases de la tecnología y la industria de iones de litio de hoy", dijo el presidente de la OEP, António Campinos, sobre la nominación de Yoshino como finalista para el Premio al Inventor Europeo 2019. "Puso un nuevo tipo de batería recargable a nuestra disposición, y esto ha tenido un impacto significativo en la sociedad en la que vivimos al conectar a las personas a través de los dispositivos móviles que alimenta".

Los ganadores de la edición 2019 del premio anual a la innovación de la OEP se anunciarán en una ceremonia que se celebrará en Viena el 20 de junio.

De desechable a recargable

Las baterías son una necesidad de la vida moderna, lo que nos permite utilizar una amplia variedad de dispositivos electrónicos portátiles. La más extendida hoy en día es la batería de iones de litio. Antes de su invención, toda la electrónica funcionaba con electricidad de red o baterías que liberaban la energía almacenada en sus enlaces químicos a través de reacciones irreversibles. Como resultado, los usuarios tuvieron que desechar las baterías cuando la energía contenida en sus materiales se agotó. Esto planteó un problema para los fabricantes que desarrollaron productos electrónicos portátiles, como cámaras de vídeo, ordenadores portátiles y teléfonos móviles, durante la década de 1980. Estos nuevos productos necesitaban una batería pequeña, ligera y recargable con suficiente capacidad de almacenamiento. Sin embargo, las baterías recargables convencionales que se estaban desarrollando en ese momento, como las baterías de plomo y ácido y las baterías de níquel-cadmio, eran demasiado pesadas y voluminosas para su uso en aplicaciones de mano.

El trabajo del científico Akira Yoshino ayudaría finalmente a encontrar una solución a este problema. Después de completar una maestría en petroquímica en la Universidad de Kyoto en 1972, Yoshino se unió a la división de investigación de la compañía química japonesa Asahi Kasei Corporation, donde continúa trabajando como asesor y miembro honorario. Sus primeras investigaciones se centraron en los polímeros conductores de la electricidad, en particular el poliacetileno, que tenían el potencial de ser utilizados como material de ánodo en las baterías. Mientras que el litio metálico ligero no podía ser utilizado debido al peligro de explosión, Yoshino se convenció a través de su trabajo de que era posible un nuevo enfoque utilizando un material más seguro.

Su investigación le llevó a desarrollar un nuevo tipo de batería con un ánodo de poliacetileno y un cátodo de óxido de cobalto de litio. Ambos materiales tenían propiedades recientemente descubiertas: el poliacetileno había sido demostrado como conductor en 1977 por el químico japonés Hideki Shirakawa, mientras que el óxido de cobalto de litio había sido descubierto como estable en el aire por el físico estadounidense John Goodenough en 1979. El uso de estos materiales significaba que la batería de Yoshino era más estable que las otras baterías recargables en desarrollo en ese momento, que a menudo eran altamente inflamables. Yoshino también introdujo una fina membrana porosa a base de polietileno para actuar como separador entre los materiales. Esta membrana cumple una función de seguridad: Cuando se derritió, detuvo la operación de sobrecalentamiento de las baterías antes de que se incendiaran. Este equivalente químico de un fusible de seguridad se sigue utilizando actualmente para reducir el riesgo de que las baterías de iones de litio se incendien. Los avances en seguridad continúan hoy en día y han sido clave para permitir a los fabricantes sacar las baterías de iones de litio del laboratorio y llevarlas a los productos de consumo.

La primera batería de iones de litio se fabricó en 1983. Ese mismo año, la Asahi Kasei Corporation presentó la solicitud de patente original japonesa para la batería recargable de iones de litio de Yoshino, iniciando su camino hacia la comercialización. Yoshino continuó trabajando, aportando nuevas mejoras a su tecnología; en particular, en 1985, sustituyendo el material utilizado para un electrodo de sus baterías por un sustituto más eficiente que contenía carbono, de modo que la batería pudiera soportar muchos ciclos de carga y descarga. Mejoró el rendimiento de la batería introduciendo un conector de aluminio y cobre y un electrolito de disolvente orgánico para aumentar su voltaje -de 1,5 a más de 4 voltios- y dotándola de una mayor capacidad de almacenamiento. Otras patentes han ayudado a proteger estas soluciones, y hoy en día Yoshino es nombrado inventor de 56 patentes japonesas y 6 patentes europeas. Estas muchas mejoras han ayudado a que la batería de iones de litio trascienda otras tecnologías de baterías y se convierta en un éxito comercial.

Mercado global sobrecargado

La invención de Yoshino ha ayudado a abrir un mercado masivo de dispositivos electrónicos portátiles, desde videocámaras hasta ordenadores portátiles. Sus baterías recargables se utilizan hoy en día en casi cinco mil millones de teléfonos móviles en todo el mundo. Sus invenciones también han permitido el surgimiento de vehículos eléctricos; la aplicación de baterías de iones de litio al vehículo eléctrico está avanzando a un ritmo acelerado.

Para la Asahi Kasei Corporation, donde Yoshino ha trabajado desde la década de 1970, su invención original y las mejoras posteriores siguen siendo muy significativas. "La idea de licenciar nuestras patentes ha permitido a muchas empresas producir las baterías de iones de litio. El mercado puede crecer mucho más rápido como resultado - y para los clientes, es un alivio. Es una forma mucho más fácil de introducir nuevas tecnologías", dice Yoshino. La empresa concedió la licencia de la patente básica de Yoshino para baterías de iones de litio a otros fabricantes de baterías, entre ellos Sony, que introdujo la tecnología en el mercado en 1991. Aunque las patentes básicas han expirado, los continuos avances de Yoshino han permitido a Asahi Kasei mantener su presencia en el mercado, reteniendo el 17% de la cuota del mercado mundial de separadores de baterías de iones de litio hasta 2016. Con sede en Tokio, la empresa cuenta con casi 35.000 empleados y una facturación anual de 15.600 millones de euros. El trabajo de Yoshino continúa hoy en día con el inventor desarrollando recientemente nuevas medidas para mejorar los estándares de seguridad y aumentar la eficiencia de la batería.

Con un mercado mundial de baterías de iones de litio estimado en 26.500 millones de euros en 2017 y proyectado en más de 80.000 millones de euros para el año 2025, el trabajo pionero de Yoshino en los últimos 30 años continúa impulsando nuevos desarrollos e influyendo en su dirección futura.

Para el propio Yoshino, su invención está inextricablemente ligada a sus aplicaciones cada vez mayores y le gusta utilizar la tecnología que desarrolló en su vida diaria: en su ordenador portátil, teléfono móvil, afeitadora eléctrica y herramientas eléctricas. "Hay que investigar teniendo en cuenta las necesidades del mercado", dijo, "y esas necesidades no se hacen evidentes a menos que las busques".

Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.

European Patent Office (EPO) / Europäisches Patentamt (EPA)

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