Avanzando en VEs: Compuestos ligeros para baterías estructurales

Uno de los problemas a los que se enfrentan los ingenieros que desarrollan vehículos eléctricos (VE) es la masa de las baterías necesarias para proporcionar energía a los motores. Las baterías son pesadas. Esto significa que para obtener autonomía —una de las características más requeridas para un VE— se necesita una capacidad de batería suficiente... pero esto se convierte en un círculo vicioso ya que más batería significa más masa y más masa significa autonomía reducida.

Investigadores de la Universidad de Tecnología de Chalmers en Suecia han desarrollado una batería que podría ser una solución a este problema ya que no solo almacena energía (24 vatios-hora por kilogramo), sino que proporciona soporte estructural, ya que tiene una rigidez de 25 GPa.

Leif Asp, profesor en Chalmers y líder del proyecto de investigación, que se está ejecutando en colaboración con el Instituto Real de Tecnología KTH (Estocolmo, Suecia), dijo: "Los intentos previos de hacer baterías estructurales han resultado en celdas con buenas propiedades mecánicas, o buenas propiedades eléctricas. Pero aquí, usando fibra de carbono, hemos logrado diseñar una batería estructural con capacidad de almacenamiento de energía competitiva y rigidez".

En un artículo en Advanced Energy and Sustainability Research (vol. 2, número 3), Asp y sus coautores describen la batería:

"El compuesto de batería estructural consiste en un electrodo negativo de FC [fibra de carbono] y un electrodo positivo soportado por lámina de aluminio separados por un separador de FV [fibra de vidrio] en un material de matriz de electrolito de batería estructural (SBE). Consecuentemente, las FC actúan como huésped para Li (material de electrodo activo), conducen electrones y refuerzan el material. De manera similar, la lámina del electrodo positivo proporciona funcionalidad mecánica y eléctrica combinada. El SBE facilita el transporte de iones Li y transfiere cargas mecánicas entre fibras, partículas y capas. Se usan dos tipos de separadores de tela FV, un Whatman GF/A y un tejido plano GF, como materiales modelo para investigar los efectos del espesor y arquitectura del separador, así como la anisotropía del material, en el rendimiento multifuncional".

Actualmente están trabajando en una nueva batería estructural con la lámina de aluminio siendo reemplazada por fibra de carbono y el uso de un separador de fibra de vidrio más delgado.

Asp dijo que espera que una investigación adicional resulte en una batería que tenga una densidad de energía de 75 vatios-hora por kilogramo y una rigidez de 75 GPa.

"Si miras la tecnología de consumo", dijo Asp, "podría ser bastante posible dentro de unos años fabricar smartphones, portátiles o bicicletas eléctricas que pesen la mitad que hoy y sean mucho más compactos".