Vehículos eléctricos: La batería eléctrica como parte de la estructura.
Investigadores de la Universidad Tecnológica de Chalmers (Gotemburgo, Suecia) han producido una batería estructural que funciona diez veces mejor que todas las versiones anteriores. Contiene fibra de carbono que sirve simultáneamente como electrodo, conductor y material de soporte de carga. Su último avance en investigación allana el camino para el almacenamiento de energía esencialmente "sin masa" en vehículos y otras aplicaciones. Las baterías de los coches eléctricos actuales constituyen una gran parte del peso de los vehículos, sin cumplir ninguna función de soporte de carga. Una batería estructural, por otro lado, es aquella que funciona como fuente de energía y como parte de la estructura, por ejemplo, en la carrocería de un automóvil.
Esto se denomina almacenamiento de energía "sin masa" porque, en esencia, el peso de la batería desaparece cuando se convierte en parte de la estructura de carga. Los cálculos muestran que este tipo de batería multifuncional podría reducir en gran medida el peso de un vehículo eléctrico.
El desarrollo de baterías estructurales en la Universidad Tecnológica de Chalmers ha avanzado a lo largo de muchos años de investigación, incluidos descubrimientos previos que involucran ciertos tipos de fibra de carbono.
Su rendimiento multifuncional es diez
veces superior al de los prototipos de baterías estructurales anteriores. La
celda consta de un electrodo de fibra de carbono y un electrodo de fosfato de hierro
y litio separados por una tela de fibra de vidrio, todos impregnados con un
electrolito de batería estructural para una función mecánica y eléctrica
combinada. La batería tiene una densidad de energía de 24 Wh / kg, lo que
significa aproximadamente un 20% de capacidad en comparación con las baterías
de iones de litio comparables actualmente disponibles. Pero dado que el peso de
los vehículos se puede reducir en gran medida, se requerirá menos energía para
conducir un automóvil eléctrico, por ejemplo, y una menor densidad de energía
también da como resultado una mayor seguridad. “Los intentos anteriores de
fabricar baterías estructurales han dado como resultado celdas con buenas
propiedades mecánicas o buenas propiedades eléctricas.
Pero aquí, utilizando fibra de carbono, hemos logrado diseñar una batería estructural con una capacidad de almacenamiento de energía competitiva y rigidez”, explica Leif Asp, profesor de Chalmers y líder del proyecto.
Está en marcha un nuevo proyecto, financiado por la Agencia Espacial Nacional Sueca, en el que se incrementará aún más el rendimiento de la batería estructural. El papel de aluminio se reemplazará con fibra de carbono como material de soporte de carga en el electrodo positivo, lo que proporcionará mayor rigidez y densidad de energía. El separador de fibra de vidrio será reemplazado por una variante ultradelgada, que dará un efecto mucho mayor, así como ciclos de carga más rápidos.
Leif Asp, quien también lidera este proyecto, estima que dicha batería podría alcanzar una densidad de energía de 75 Wh / kg y una rigidez de 75 GPa. Esto haría que la batería fuera tan fuerte como el aluminio, pero con un peso comparativamente mucho menor. “La batería estructural de próxima generación tiene un potencial fantástico. Si nos fijamos en la tecnología de consumo, podría ser bastante posible en unos años fabricar teléfonos inteligentes, computadoras portátiles o bicicletas eléctricas que pesen la mitad que hoy y sean mucho más compactas”, dice Leif Asp.
For more information contact:
Leif Asp, Professor at the Division of Materials and Computational Mechanics
Chalmers University of Technology
+46 31-772 15 43, leif.asp@chalmers.se
