Investigadores suecos desarrollado una batería compuesta de fibra de carbono que puede utilizarse para crear carcasas y armazones de dispositivos. La batería no tendrá prácticamente peso por separado.
Investigadores de la Universidad Tecnológica de Chalmers (Suecia) han conseguido crear una batería de fibra de carbono compuesta que es tan resistente como el aluminio y lo bastante eficiente energéticamente para su uso comercial. Coches, aviones, barcos u ordenadores pueden construirse con un material que también funciona como batería. Al no ser necesarias baterías separadas, el peso de los dispositivos se reducirá considerablemente.
Según estimaciones aproximadas, el material de una batería podría reducir a la mitad el peso de un ordenador portátil o hacer un teléfono móvil tan fino como una tarjeta de crédito. La autonomía de un vehículo eléctrico con una sola carga aumentará un 70%.
La investigación sobre baterías estructurales lleva muchos años en la universidad. Cuando en 2018 el profesor Leif Asp y sus colegas publicaron sus primeros resultados sobre cómo las fibras de carbono rígidas y fuertes pueden almacenar energía eléctrica químicamente, este avance atrajo una enorme atención. La noticia de que las fibras de carbono podrían funcionar como electrodos en baterías de iones de litio se extendió rápidamente. Physics World clasificó este logro entre los diez mayores avances del año.
Desde entonces, el equipo de investigación ha seguido desarrollando su concepto para aumentar tanto la rigidez como la densidad energética. El hito anterior se alcanzó en 2021, cuando la densidad energética de la batería era de 24 Wh/kg, es decir, aproximadamente el 20% de la capacidad de una batería de iones de litio comparable. Ahora la densidad es de 30 Wh/kg. Aunque sigue siendo inferior a la de las baterías actuales, las nuevas tienen unas condiciones de funcionamiento completamente distintas. Cuando la batería forma parte de la estructura y además puede fabricarse con un material ligero, el peso total del vehículo se reduce considerablemente. Así, por ejemplo, un vehículo eléctrico no necesita tanta energía para funcionar.
El concepto de batería desarrollado se basa en un material compuesto y contiene fibra de carbono como electrodos positivo y negativo, donde el electrodo positivo está recubierto de litio y fosfato de hierro. La fibra de carbono utilizada en el material del electrodo es multifuncional. En el ánodo, actúa como refuerzo, así como colector eléctrico y material activo. En el cátodo, actúa como amplificador, colector de corriente y marco para el litio.
En una pila, los iones de litio se transportan entre los terminales a través de un electrolito semisólido en lugar de un electrolito líquido, lo que supone un reto cuando se trata de obtener una potencia elevada. Esto requiere más investigación. Sin embargo, este diseño contribuye a la seguridad de la batería al reducir el riesgo de incendio.
«Invertir en vehículos ligeros y energéticamente eficientes es algo obvio si queremos ahorrar energía y pensar en las generaciones futuras. Hemos hecho cálculos para vehículos eléctricos que demuestran que podrían circular un 70% más de tiempo que hoy si tuvieran baterías estructurales competitivas», afirma el director del estudio, Leif Asp, catedrático de Industria y Ciencia de los Materiales de Chalmers.
Cuando se trata de vehículos, hay grandes exigencias a la estructura, que debe ser lo bastante fuerte para cumplir las normas de seguridad. Los científicos han aumentado la rigidez y elasticidad del material. Puede soportar cargas tan bien como el aluminio, pero con un peso menor. Desde el principio, el objetivo fue lograr un rendimiento que permitiera comercializar la tecnología. Paralelamente a la investigación en curso, se están reforzando los vínculos con el mercado. Sin embargo, aún queda mucho trabajo por hacer antes de que las baterías den el paso del laboratorio a la producción a gran escala.
Fuente: SciTechDaily