Investigadores del Fraunhofer Institute for Environmental, Safety and Energy Technology UMSICHT presentarán en la feria Hannover Messe un nuevo tipo de placas bipolares flexibles y extremadamente delgadas que permitirá rentabilizar de manera notable la fabricación de baterías para vehículos eléctricos.
Si se utilizan para la fuente de alimentación o en los coches eléctricos, los sistemas de baterías actuales se basan en una serie de celdas individuales interconectadas, que tiene ciertas desventajas en términos de eficiencia y fabricación. Las configuraciones de baterías bipolares, por el contrario, comprenden pilas compactas de celdas individuales, se trata de un nuevo tipo de placa bipolar flexible y extremadamente delgada permite fabricar las baterías de forma rentable. En la Feria de Hannover Messe el 24 de enero de 2019 (pabellón 19) y la propia Hannover Messe del 1 al 5 de abril de 2019 (pabellón 2, stand C22), los investigadores del Fraunhofer Institute for Environmental, Safety and Energy Technology UMSICHT presentarán el desarrollo de esta tecnología.
El material ofrece muchas otras ventajas, como el hecho de que no se corroe. Otra ventaja importante es que el material se puede remodelar posteriormente. Esto hace posible, por ejemplo, realzar las estructuras, que son importantes para las células de combustible. Por otra parte, las nuevas placas bipolares innovadoras se pueden soldar juntas, por lo que el sistema de batería resultante es absolutamente compacto.
Los sistemas de baterías convencionales son extremadamente complejos. Por lo general consisten en varias células individuales que están conectadas entre sí a través de cables. Esto no sólo es costoso y consume mucho tiempo, sino que también conlleva el peligro de los puntos calientes (áreas en las que los cables se calientan demasiado). Además, cada una de estas células tiene que ser empaquetada, lo que significa que una gran parte de la batería está formada por material inactivo que no contribuye al rendimiento de la batería. Las baterías bipolares están diseñadas para resolver este problema conectando las células individuales entre sí utilizando placas bipolares planas. Sin embargo, esto da lugar a otros desafíos: o bien las placas bipolares están hechas de metal y por lo tanto son propensas a la corrosión, o están hechas de un compuesto de polímero de carbono, en cuyo caso tienen que ser por lo menos varios milímetros más gruesas.
Ahorro de material de más del 80%
Los investigadores del Instituto Fraunhofer han desarrollado una alternativa. «Fabricamos placas bipolares a partir de polímeros que han sido fabricados para que sean conductores de electricidad», dice Dr.-Ing. Anna Grevé, jefa de departamento en Fraunhofer UMSICHT. «De esta manera, podemos producir placas muy delgadas y, en comparación con las células convencionales conectadas por cables, ahorrar más del 80 por ciento del material utilizado». Además, el material ofrece muchas otras ventajas, como el hecho de que no se corroe. Otra ventaja importante es que el material se puede remodelar posteriormente. Esto hace posible, por ejemplo, realzar las estructuras, que son importantes para las células de combustible. Por otra parte, las nuevas placas bipolares innovadoras se pueden soldar juntas, por lo que el sistema de batería resultante es absolutamente compacto.
Fabricación rentable a través de la técnica Roll to Roll
El principal desafío consistió en desarrollar el material y los procesos de fabricación. «Usamos polímeros y grafitos disponibles comercialmente, pero el secreto está en la receta», dice Grevé. Como el material se compone de aproximadamente 80% de grafito y sólo alrededor del 20% de polímeros, los métodos de procesamiento tienen poco en común con el procesamiento de polímeros ordinarios. El equipo de investigadores de Fraunhofer UMSICHT optó por la técnica Roll-to-roll, que permite una fabricación rentable, y la adaptó utilizando una gran cantidad de know-how. Después de todo, los ingredientes que entran en las placas fabricadas deben distribuirse homogéneamente, y las placas también tienen que ser mecánicamente estables y completamente compactas.
Debido a la estructura inicial de los materiales, esto no fue una hazaña fácil. Sin embargo, los expertos también dominaban este desafío. «Pudimos cumplir todos los requisitos en un solo proceso. En consecuencia, las planchas se pueden utilizar tal y como son cuando salen de la máquina «, explica Grevé. Otra ventaja de la técnica es que las placas se pueden fabricar en cualquier tamaño.
