Batería sin masa para aplicaciones en la energía solar integrada en vehículos

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Científicos de la Universidad Tecnológica de Chalmers (Suecia) han desarrollado una batería estructural con una fibra de carbono que actúa como electrodo, conductor y material de carga.

Las baterías estructurales son materiales con propiedades de almacenamiento de energía electroquímica que pueden incrustarse en la estructura de un objeto, como un vehículo eléctrico o un dron. Su objetivo es esencialmente reducir el peso del propio objeto.

Los científicos dijeron que la investigación y el desarrollo de las baterías «sin masa» comenzaron en 2007. Desde entonces, el principal reto ha sido construir dispositivos con buenas propiedades eléctricas y mecánicas. Sin embargo, afirman que su batería basada en fibra de carbono tiene buenas propiedades de almacenamiento, así como la rigidez y la resistencia necesarias para ser integrada en la estructura de los vehículos eléctricos.

«Nuestra batería también puede aplicarse al techo de vehículos urbanos como los rickshaws y otros similares, que también se cubren con células solares», declaró el investigador Leif Asp a pv magazine.

La batería consta de un electrodo negativo de fibra de carbono (FC) y un electrodo positivo soportado por una película de aluminio, separados por un separador de fibra de vidrio (GF) en un material de matriz de batería estructural (SBE).

«Los CF actúan como anfitriones del Li, conducen electrones y refuerzan el material», explicaron los investigadores. «Asimismo, la lámina del electrodo positivo proporciona una funcionalidad mecánica y eléctrica combinada».

También señalaron que el SBE favorece el transporte de iones de litio y transfiere las cargas mecánicas entre las fibras, las partículas y las láminas del dispositivo. La batería demostrada presentaba un módulo elástico de 25 gigapascales y una resistencia a la tracción superior a 300 megapascales. El módulo elástico mide la resistencia del material a la deformación elástica y la resistencia a la tracción se refiere a la carga máxima que un material puede soportar sin fracturarse cuando se estira.

«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 disponibles en la actualidad», afirma el grupo sueco. «Pero como el peso de los vehículos puede reducirse considerablemente, se necesitará menos energía para conducir un coche eléctrico, por ejemplo, y la menor densidad de energía también se traduce en una mayor seguridad».

Describieron la batería en «A Structural Battery and its Multifunctional Performance«, que se publicó recientemente en Advanced Energy & Sustainability Research. «Ahora probaremos la batería en combinación con vehículos fotovoltaicos y aeroespaciales integrados», dijo Asp.

En mayo, otros científicos de la Universidad Tecnológica de Chalmers presentaron un prototipo de batería recargable basada en cemento con una densidad energética media de 7 Wh/m2.

«Esta tecnología es perfectamente adecuada para el almacenamiento a gran escala de la energía eólica y solar», declaró entonces el investigador Luping Tan a pv magazine. «También es perfecta para la fotovoltaica en tejados y nuestra idea principal era producir elementos de tejado con funciones de batería para almacenar la energía de la fotovoltaica».

 

 

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