Baterías deformables e integradas en la estructura del vehículo

Científicos de todo el mundo investigan soluciones para convertir las baterías de los vehículos eléctricos en partes estructurales de los mismos, de tal forma que reduzcan su volumen y al mismo tiempo su alto coste de fabricación. La carrocería podría ser uno de los elementos más utilizado.

Uno de los problemas con el que se están enfrentando las marcas de fabricantes de vehículos para introducir los eléctricos en el mercado es su alto coste, derivado de la fabricación de las baterías. Sin embargo, y a diferencia de los tanques de gasolina, las baterías podrían adoptar formas diferentes y ser realizadas con materiales resistentes a las cargas físicas. La solución para el abaratamiento de los costes sería la introducción de las baterías en los paneles de las puertas o en otras partes del vehículo, haciendo que el peso se redujera significativamente, y que el espacio aumentara.

Los fabricantes Tesla Motors y Volvo, ya han hecho demostraciones de este enfoque usando materiales estructurales del coche como batería. Tesla ya ha utilizado la caja metálica que rodea a la batería de su Model-S para aumentar la rigidez de la estructura del coche, reduciendo así la cantidad de metales necesaria en su fabricación. Volvo por su parte, utilizó láminas delgadas de ión-litio enrolladas o plegadas para formar una célula de batería. Estas láminas fueron intercaladas entre láminas de material compuesto de fibra de carbono.

Problemática

La capacidad de usar baterías como materiales estructurales está actualmente limitada por el uso de electrolitos inflamables, aunque los investigadores están desarrollando compuestos químicos más seguros que podrían utilizarse de forma más amplia. Por otro lado, habría que diseñar paneles de baterías que no se estropearan al ser abollados en un accidente.

Los investigadores de la Agencia de Investigación de Proyectos Avanzados para la Energía del Departamento de Energía de EEUU (ARPA-E por sus siglas en inglés) están buscando formas de diseñar paquetes de baterías para que absorban la energía en un choque y reemplazar los materiales que hoy día se utilizan para proteger a los pasajeros. Por ejemplo, en lugar de colocar células de batería en un bloque sólido, podría hacerse que las células fueran capaces de desplazarse y separarse en caso de accidente, disipando la energía a medida que lo hagan.

Volviendo a la alta inflamabilidad de las baterías en caso de choque, los investigadores están desarrollando nuevos compuestos químicos que no utilizan electrodos inflamables, por lo que se pueden utilizar baterías como paneles de puertas y mantener la seguridad. Están considerando reemplazar los volátiles electrolitos con polímeros resistentes al fuego, materiales a base de agua y cerámica. Una vez que tengan un electrolito más seguro, los investigadores buscarán maneras de utilizar los electrodos de la batería en una célula para soportar cargas físicas.

Algunos ensayos

Volvo está tratando de utilizar fibras de carbono en materiales compuestos para almacenar y conducir la electricidad pero los resultados aún son insuficientes para tratar de mover un vehículo. En esta línea, El Imperial College de Londres reemplaza el epoxi que normalmente mantiene unidas las fibras de carbono en un material compuesto con una mezcla de materiales rígidos y líquidos iónicos que pueden conducir moléculas cargadas. Esto forma un tipo de supercondensador que podría almacenar suficiente energía para ser utilizado en lugar de una batería en un híbrido de arranque y parada.

Para almacenar una autonomía de conducción suficiente se están desarrollando baterías de ión-litio que utilizan fibras de carbono para un electrodo, pero usan materiales de ión-litio convencionales para el opuesto. Otros han desarrollado un electrolito de polímero no volátil para reemplazar a los convencionales, que son inflamables.

Fuente: MIT Technology Review