Sinonus, una empresa derivada de la Universidad Tecnológica de Chalmers (Suecia) lanzada en 2022, afirma que está a punto de comercializar una tecnología de fibra de carbono para almacenar energía que podría dar lugar a lo que sería la primera batería estructural del mundo.
La tecnología, que utiliza las estructuras cristalinas dentro de la fibra de carbono para almacenar energía, se ha propuesto para aviones, vehículos eléctricos y ahora en las enormes aspas de las turbinas eólicas para almacenar el exceso de energía.
"Sinonus ha desarrollado un increíble compuesto de fibra de carbono que hace las veces de batería", explicó Zetterström en LinkedIn.
"Sustituyendo parte del material estructural de los sistemas/aplicaciones por nuestro compuesto polivalente, es posible añadir capacidad de almacenamiento eléctrico con un peso y volumen sostenidos, o disminuir el peso y volumen del sistema con una capacidad de batería sostenida (y, por supuesto, alguna combinación de ambas cosas)".
Las baterías sin masa son una posibilidad real
Sinonus utiliza tecnología desarrollada en la Universidad Tecnológica de Chalmers (Gotemburgo), donde los investigadores llevan años estudiando el concepto de batería estructural con fibra de carbono.
Las baterías sin masa son una especie de santo grial del almacenamiento de energía desde 2007, porque el peso de la batería desaparece una vez que forma parte de la estructura de carga. El equipo de Chalmers, dirigido por el profesor Leif Asp, es uno de los pocos que ha encontrado un material que funciona.
Su trabajo ha descubierto que las fibras de carbono con cristales pequeños y mal orientados son buenas conductoras eléctricas, pero menos rígidas que las versiones del material con cristales más grandes y mejor orientados. Sin embargo, la rigidez tiene como contrapartida unas propiedades electroquímicas que no son lo bastante buenas como para servir de batería.
"Una ligera reducción de la rigidez no es un problema para muchas aplicaciones, como los coches. En la actualidad, el mercado está dominado por los compuestos de fibra de carbono, muy caros, cuya rigidez está adaptada al uso aeronáutico. Por lo tanto, hay cierto potencial aquí para que los fabricantes de fibra de carbono amplíen su utilización", dijo Asp.
Bateróas estructurales
Para los aviones que necesitan materiales muy rígidos, hacer que la fibra de carbono sea más gruesa podría compensar la reducción de la rigidez de un material a nivel de batería. "La clave es optimizar los vehículos a nivel de sistema, basándose en el peso, la resistencia, la rigidez y las propiedades electroquímicas. Se trata de una nueva forma de pensar en el sector del automóvil, más acostumbrado a optimizar componentes individuales”, añadió.
"Puede que las baterías estructurales no lleguen a ser tan eficientes como las baterías tradicionales, pero como tienen una capacidad de carga estructural, se pueden conseguir ganancias muy grandes a nivel de sistema. Además, la menor densidad energética de las baterías estructurales las haría más seguras que las baterías estándar, especialmente porque tampoco contendrían sustancias volátiles".
Desde 2018, cuando se publicó este avance, el equipo ha estado trabajando en aplicaciones sobre cómo podría funcionar en la práctica.
En 2021, el equipo produjo una batería de fibra de carbono con una densidad de energía de 24 Wh/kg, o aproximadamente un 20% de capacidad en comparación con las baterías de iones de litio comparables en ese momento.
Fibras de carbono y vidrio
La batería tenía un electrodo negativo de fibra de carbono y un electrodo positivo de una lámina de aluminio recubierta de fosfato de hierro y litio, separados por un tejido de fibra de vidrio en una matriz electrolítica. El siguiente plan consistía en sustituir la lámina de aluminio por fibra de carbono portante y un separador más fino.
En aquel momento, Asp calculó que esta batería podría alcanzar una densidad energética de 75 Wh/kg y una rigidez de 75 GPa, es decir, tan resistente como el aluminio, pero más ligera.
La contrapartida de una menor densidad energética es el peso: las baterías de iones de litio son pesadísimas, pero si una batería más ligera forma parte del dispositivo, los coches o aviones propulsados por fibra de carbono podrían empezar a ser una realidad.
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