Avance en la investigación con la batería estructural
La pila contiene fibras de carbono que sirven tanto de electrodo como de conductor, además de formar parte del material estructural que soporta la carga al mismo tiempo. Los investigadores suecos comunicaron los primeros éxitos con este enfoque ya en 2018.
Se denomina "batería estructural" a las baterías que actúan a la vez como fuente de energía y como parte de la estructura, por ejemplo en la carrocería de un automóvil. La principal ventaja es que al asumir tareas de soporte de carga, el peso de la batería se relativiza. Inicialmente, la nueva batería podría utilizarse en smartphones, ordenadores portátiles o bicicletas eléctricas. Pero a más largo plazo, según los participantes en el proyecto, también podría utilizarse en coches eléctricos, aviones o satélites.
El proyecto lo llevan a cabo conjuntamente la Universidad Tecnológica de Chalmers y el Real Instituto de Tecnología KTH y está financiado por el programa de investigación Clean Sky II de la Comisión Europea y las Fuerzas Aéreas de EE UU. Sobre el estado actual de la investigación, la Universidad de Chalmers informa de que la batería tiene una densidad energética de 24 Wh/kg y una rigidez de 25 GPa.
Leif Asp, profesor de Chalmers y líder del proyecto, afirma que "los intentos anteriores de fabricar baterías estructurales han dado como resultado células con buenas propiedades mecánicas o con buenas propiedades eléctricas. Pero aquí, utilizando fibra de carbono, hemos conseguido diseñar una batería estructural con una capacidad de almacenamiento de energía y una rigidez competitivas."
La novedosa batería se construye utilizando fibra de carbono como electrodo negativo y una lámina de aluminio recubierta de fosfato de hierro y litio como electrodo positivo. La fibra de carbono actúa como huésped del litio y almacena así la energía. Los investigadores afirman que, como la fibra de carbono también conduce electrones, se pueden eliminar los conductores de cobre y plata, lo que reduce aún más el peso de la batería. En su anuncio sobre el avance, los investigadores explican que la fibra de carbono y la lámina de aluminio contribuyen a las propiedades mecánicas de la batería estructural. Los dos materiales de los electrodos se mantienen separados por un tejido de fibra de vidrio en una matriz de electrolito estructural. La función del electrolito es transportar los iones de litio entre los dos electrodos de la pila, pero también transferir las cargas mecánicas entre las fibras de carbono y otras piezas.
Según los implicados en el proyecto, hay mucho más potencial con este enfoque y, de hecho, ya está en marcha un nuevo proyecto financiado por la Agencia Espacial Sueca en el que se pretende aumentar aún más el rendimiento de la batería estructural. En este caso, la lámina de aluminio se sustituye por fibra de carbono como material portante en el electrodo positivo, lo que aumenta tanto la rigidez como la densidad energética. El separador de fibra de vidrio se sustituirá por una variante ultrafina, que permitirá un efecto significativamente mayor, lo que también debería significar ciclos de carga más rápidos.
El nuevo proyecto debería completarse en un plazo de dos años. Leif Asp, que también dirige este proyecto, estima que los investigadores podrían alcanzar una densidad energética de 75 Wh/kg y una rigidez de 75 GPa. Esto haría que la batería fuera casi tan resistente como el aluminio, pero comparativamente mucho más ligera. "La batería estructural de nueva generación tiene un potencial fantástico. Si nos fijamos en la tecnología de consumo, dentro de unos años podría ser posible fabricar smartphones, ordenadores portátiles o bicicletas eléctricas que pesen la mitad que ahora y sean mucho más compactas", afirma Leif Asp. A más largo plazo, afirma, es bastante concebible que los coches eléctricos, los aviones eléctricos y los satélites se diseñen e impulsen con baterías estructurales.
Con información de Cora Werwitzke
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