Graduada del doctorado del DIQBM Francisca Luco desarrollará microbatería de litio sin cobalto

Francisca Luco, doctora en Ciencias de la Ingeniería, mención Ciencia de los Materiales, recientemente graduada del programa de doctorado del Departamento de Ingeniería Química, Biotecnología y Materiales (DIQBM) de la Universidad de Chile, se adjudicó financiamiento del concurso Valorización de la Investigación en la Universidad (VIU) 2026 de ANID para desarrollar SpinelCat. El proyecto busca transformar los resultados de su tesis en una microbatería de ion-litio de alto voltaje y libre de cobalto, con potenciales aplicaciones en drones, sensores inteligentes, dispositivos vestibles y robots.

La iniciativa reúne capacidades del DIQBM y del Departamento de Física (DFI) de la Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas. Junto a Luco participan Rodrigo Espinoza, académico del DIQBM y profesor guía de su tesis; Marcos Flores, académico del DFI y profesor coguía; y Andrés Espinosa, técnico del taller mecánico del DFI.

SpinelCat obtuvo el monto máximo que entrega el concurso VIU: 36 millones de pesos. Este instrumento impulsa proyectos basados en resultados de tesis, memorias o trabajos de titulación.

Una alternativa para dispositivos pequeños

Las baterías destinadas a dispositivos electrónicos pequeños enfrentan desafíos de tamaño, voltaje y composición. Según explica Luco en la presentación de su proyecto, las alternativas de fabricación de baterías ultradelgadas que se han explorado no se pueden escalar debido a que usan equipos costosos de alto vacío, y áreas muy pequeñas. SpinelCat propone fabricar un electrodo de película delgada de menos de dos micrómetros de espesor, capaz de operar cerca de los 5 voltios, y sin utilizar cobalto.

La tecnología fue validada a escala de laboratorio durante su investigación doctoral. Se trata de un electrodo producido “mediante un proceso químico de bajo costo que no requiere equipamiento de vacío”, señala Luco.

En el formato convencional, el material del cátodo se obtiene como polvo y se mezcla con un aglomerante y carbón conductor para formar una pasta que se aplica sobre un colector de corriente. Luco desarrolló una película que crece directamente sobre el colector, sin esos aditivos. El proceso requirió cerca de dos años de trabajo experimental sobre pequeños colectores de acero inoxidable.

Rodrigo Espinoza destaca que el método permite fabricar cátodos de alta pureza y ultradelgados, sin carbono conductor, aglomerantes ni equipos de vacío. “Esta tecnología representa una solución económica, escalable y reproducible para alcanzar una mayor densidad energética”, afirma.

De la tesis a una microbatería completa

Con el financiamiento del VIU, el equipo fabricará una celda completa y probará su capacidad para alimentar un dispositivo real. El objetivo es avanzar desde la validación del material en el laboratorio hacia la evaluación de una microbatería integrada.

Espinoza explica que este paso se apoya en los conocimientos de síntesis y caracterización de materiales aportados por investigadores del DIQBM y del DFI durante la tesis doctoral de Luco. Ese trabajo multidisciplinario permitirá “llevar la innovación generada a un dispositivo real mediante la fabricación e integración de una microcelda completa tipo pouch, para validar su rendimiento frente a las demandas reales del mercado de electrónica de potencia y dispositivos portátiles”.

Uno de los desafíos de esa integración está en la unión entre los componentes de la batería. Marcos Flores, quien participó en la caracterización de superficies e interfaces, explica que “una de las piezas críticas que nosotros identificamos en la realización de baterías completamente de estado sólido tiene que ver con los problemas que suceden entre la interfase entre el cátodo y el electrolito sólido”. Abordar este problema es relevante para fabricar dispositivos más livianos y pequeños, como sensores o implantes.

El proyecto contempla además la presentación de una solicitud de patente y la creación de una empresa de base científico-tecnológica. Para Luco, SpinelCat ofrece una oportunidad de avanzar hacia el desarrollo de tecnología propia: “SpinelCat nace para cambiar esa ecuación: desarrollar tecnología de almacenamiento de energía con conocimiento chileno”.