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Investigadores de la Universidad Tecnológica de Chalmers, ubicada en Suecia, han desarrollado una batería estructural con fibra de carbono, que sirve simultáneamente como electrodo, conductor y material de soporte de carga. Según la investigación desarrollada, este prototipo funciona 10 veces mejor que versiones anteriores, y es un avance para conseguir baterías para el almacenamiento de energía esencialmente ‘sin masa’ en vehículos y otras tecnologías.

Las baterías estructurales son aquellas que funcionan 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.

Con la colaboración del KTH Royal Institute of Technology en Estocolmo, la universidad ha conseguido presentar una batería que 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 disponibles en el mercado, y con una rigidez de 25 GPa, pudiendo competir con muchos otros materiales de construcción de uso común.

El diseño de la batería se compone de un electrodo negativo hecho de fibra de carbono y un electrodo positivo hecho de una lámina de aluminio recubierta de fosfato de hierro y litio. La fibra de carbono actúa como anfitrión del litio y, por lo tanto, almacena la energía. Dado que la fibra de carbono también conduce electrones, se evita la necesidad de conductores de cobre y plata, lo que reduce aún más el peso. Tanto la fibra de carbono como el papel de aluminio contribuyen a las propiedades mecánicas de la batería estructural.

Los dos materiales de los electrodos se mantienen separados por una tela 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 batería, pero también transferir cargas mecánicas entre fibras de carbono y otras partes.

Con el objetivo de aumentar el rendimiento de la batería estructural, se ha puesto en marcha un nuevo proyecto, financiado por la Agencia Espacial Nacional Sueca. En este proyecto, el papel de aluminio se reemplazará con fibra de carbono como material 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. Se espera que el nuevo proyecto se complete en dos años.

Leif Asp, profesor de Chalmers y líder del 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 financiación del proyecto procede del programa de investigación Clean Sky II de la Comisión Europea, así como de la Fuerza Aérea de EE.UU.

Publicado en: Almacenamiento Energía Etiquetado como: Batería, IDi

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