A primera vista, puede parecer que las baterías que usamos en los automóviles eléctricos, teléfonos inteligentes y otros dispositivos electrónicos en la actualidad son bastante impresionantes. Después de todo, la mayoría de los usuarios de teléfonos inteligentes y propietarios de automóviles eléctricos solo necesitan cargarlos durante la noche. Pero, ¿alguna vez te has preguntado por qué los aviones eléctricos todavía no existen? Lo adivinaste, echa la culpa a la batería.
Desafortunadamente, las baterías pesan y ocupan mucho espacio en prácticamente todos los dispositivos electrónicos, al menos por ahora. Pero hay una innovación tecnológica que promete cambiar eso de una vez por todas: la llamada batería estructural. Sigue leyendo para descubrir cómo esta batería "sin masa" puede cambiar la forma en que diseñamos la electrónica para siempre.
¿Qué es el almacenamiento de energía sin masa?
En todos los dispositivos electrónicos, ya sea el control remoto de tu televisor o un automóvil eléctrico, las baterías son una parte separada (y, a menudo, también la más pesada). Esto significa que el tamaño y el diseño general de todos los componentes electrónicos dependen del tamaño y el peso de la batería. Los desarrolladores de Massless Energy Storage dan la vuelta a esta regla básica; afirman que el mismo material podría ser tanto una fuente de energía como parte de la estructura. Por ejemplo, el cuerpo de un teléfono inteligente podría servir como batería.
Este tipo de almacenamiento de energía se denomina "sin masa" porque el peso de la batería desaparece cuando se convierte en parte de la estructura de soporte. Como es de esperar, este tipo de almacenamiento de energía es muy atractivo porque promete reducir drásticamente el peso de los dispositivos eléctricos. Esto sería especialmente útil para vehículos pesados como coches eléctricos y bicicletas. Es más, esta nueva tecnología podría incluso hacer posible los aviones eléctricos.
El único problema es que crear un material que sea resistente y eficaz para almacenar electricidad es más complicado de lo que cree. El campo del almacenamiento de energía sin masa existe desde 2007, pero el primer prototipo prometedor de una batería estructural solo apareció este año. Así es como se ve y cómo funciona.
La batería estructural: un avance prometedor
La Universidad de Tecnología de Chalmers en Suecia ha estado llevando a cabo una gran cantidad de investigaciones en el campo del almacenamiento de energía sin masa. En 2018, investigadores de la universidad desarrollaron fibra de carbono resistente con la capacidad de almacenar energía eléctrica químicamente. Pero es su último desarrollo el que merece la mayor atención.
Esta batería estructural a base de carbono es diez veces mejor que cualquier prototipo de batería estructural anterior. Los científicos colocaron en capas un electrodo negativo hecho de material de fibra de carbono con una lámina de aluminio recubierta de fosfato de hierro y litio como electrodo positivo. En el medio, colocaron tela de fibra de vidrio en una matriz de electrolito para separar los dos. La batería resultante es una hoja plana y resistente que se desempeña bien en las pruebas de tracción y almacena energía.
La densidad de energía de la batería (24 Wh / kg, o aproximadamente el 20% de la capacidad de las baterías de iones de litio actuales) puede no parecer impresionante al principio. Pero también debemos tener en cuenta que el peso de los vehículos que utilicen baterías estructurales será mucho menor. Por lo tanto, se necesitará menos energía para alimentarlo.
La menor densidad de energía de este material tiene otra ventaja: mayor seguridad para los conductores. Como líder del proyecto, Leif Asp, profesor de Chalmers, explica: “Los intentos anteriores de fabricar baterías estructurales han dado como resultado celdas con buenas propiedades mecánicas o buenas propiedades eléctricas. Pero aquí, utilizando fibra de carbono, hemos logrado diseñar una batería estructural con una capacidad de almacenamiento de energía competitiva y rigidez ".
En el futuro, el científico apunta a aumentar aún más la capacidad de almacenamiento de energía de la masa, a 75 Wh / kg de energía. También tienen la intención de hacer que el material sea aún más liviano y resistente (75 GPa de rigidez en lugar de los 25 GPa actuales), lo que haría que el dispositivo sea tan resistente como el aluminio.
Aplicaciones potenciales
Las baterías estructurales podrían usarse para actualizar una amplia gama de vehículos y dispositivos eléctricos. Los investigadores dicen que cualquier cosa, desde dispositivos electrónicos de consumo portátiles hasta bicicletas eléctricas, automóviles, aviones e incluso satélites, podría beneficiarse del material.
“Realmente solo estamos limitados por nuestra imaginación aquí. Hemos recibido mucha atención de muchos tipos diferentes de empresas en relación con la publicación de nuestros artículos científicos en el campo. Es comprensible que exista un gran interés en estos materiales ligeros y multifuncionales ”, según Leif Asp.
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