Los investigadores de la Universidad Tecnológica de Chalmers han creado una batería estructurada que tiene diez veces el rendimiento de todas las versiones anteriores. Contiene fibras de carbono que actúan como electrodos, conductores y rellenos al mismo tiempo. Su último avance en investigación allanó el camino para el almacenamiento de energía "sin masa" en vehículos y otras tecnologías.
Desde aviones hasta vehículos eléctricos, las baterías de alta resistencia son un factor que limita la distancia recorrida por estos vehículos.
Los científicos de la Universidad Tecnológica de Chalmers han estado explorando una alternativa interesante a estas soluciones convencionales de almacenamiento de energía y han logrado avances al mostrar un nuevo tipo de batería "sin masa" que puede actuar simultáneamente como fuente de energía para un automóvil y piezas estructurales.
El equipo de investigación de la Universidad Tecnológica de Chalmers ha estado estudiando la idea de que las baterías se pueden usar como componentes estructurales para reducir el peso del diseño del vehículo durante muchos años. La fibra de carbono es el contenido principal de esta investigación debido a sus conocidas propiedades mecánicas sobresalientes y su capacidad para ser utilizado como material de electrodo cuando se diseña correctamente.
En 2018, los científicos publicaron un estudio en el que describieron una fibra de carbono cuyos cristales están dispuestos correctamente, proporcionando tanto la rigidez necesaria para la construcción de vehículos como el rendimiento electroquímico necesario para el almacenamiento de energía. Como parte del esfuerzo por traducir esta investigación en aplicaciones prácticas, los investigadores ahora han producido una batería estructural basada en fibra de carbono, que afirman que tiene 10 veces el rendimiento de cualquier versión anterior.
La batería consta de un electrodo negativo de fibra de carbono y un electrodo positivo de papel de aluminio recubierto de fosfato de hierro y litio. Están separados por un tejido de fibra de vidrio que se utiliza como matriz de la estructura del electrolito, que transporta iones de litio entre los electrodos como una batería convencional, pero también ayuda a distribuir la carga mecánica entre las diferentes partes de la estructura.
Los investigadores lo describen como un dispositivo de almacenamiento de energía "sin masa" porque, a diferencia de las baterías tradicionales, no agrega peso adicional al vehículo, al menos en teoría. Sin embargo, esto implica algunos sacrificios. Por ejemplo, la densidad de energía de la batería es de 24 Wh / kg, que, según el equipo, es el 20% de la capacidad actual de la batería de iones de litio.
Por otro lado, si esta batería está integrada en un automóvil eléctrico en lugar de una batería típica de iones de litio, entonces el peso del automóvil se reducirá en gran medida, por lo que necesita menos energía para propulsarse a través del suelo. En términos de propiedades mecánicas, el equipo de investigación dijo que la rigidez de este material es de 25 GPa, que puede competir con otros materiales de construcción de uso común.
Los investigadores dijeron que este nuevo diseño es diez veces mayor que los intentos anteriores de fabricar baterías estructurales, pero establece objetivos más amplios. La siguiente etapa de su investigación es reemplazar el aluminio en el electrodo positivo con fibra de carbono para mejorar aún más la eficiencia energética y mecánica, mientras que la tela de fibra de vidrio será reemplazada por una más delgada para promover una carga más rápida.
Asp estima que esta batería puede proporcionar una densidad de energía de hasta 75 Wh / kg y una rigidez de 75 GPa, lo que la hará tan fuerte como el aluminio pero mucho más liviana. A partir de ahí, las posibilidades que rodean a los vehículos eléctricos e incluso a la electrónica de consumo serán realmente emocionantes.
Fuente:
https://ecoinventos.com/bateria-estructural-de-fibra-de-carbono-sin-masa/
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