They create a structural battery made of carbon fiber with the same rigidity as aluminum/Crean una batería estructural de fibra de carbono con la misma rigidez que el aluminio
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We'll begin by defining what a structural battery is. A structural battery is a multifunctional material that combines two normally separate functions: storing electrical energy, like a battery, and supporting mechanical loads, that is, serving as part of the structure, like a chassis, frame, or structural panel. A traditional example would be an electric car; nowadays, we consider the structure and the battery as two distinct components.
Empezaremos primer por definir que es una batería estructural. Una batería estructural es un material multifuncional que combina dos funciones que normalmente están separadas, por un lado almacenar energía eléctrica como hace una batería y por otro soportar cargas mecánicas, es decir, servir de parte de la estructura como lo hace un chasis, un marco o un panel estructural. Un ejemplo tradicional sería un coche eléctrico, a día de hoy tenemos una estructura y una batería como dos cosas distintas.
If that battery can be integrated into the structure, you don't need as much separate structure, and ultimately the whole weighs less and makes better use of space. The analogy the researchers use is that of the human skeleton, which, in addition to giving shape and rigidity to the body, can also store minerals and participate in biological functions. Here, they are looking for something similar: a material that is both rigid and capable of storing energy. And this is what a group of scientists from Chalmers University of Technology (Sweden) have achieved.
Si esa batería puede formar parte de la estructura, no necesitas tanta estructura independiente y al final el conjunto pesa menos y usa mejor el espacio. La analogía que usan los investigadores es la del esqueleto humano que, además de dar forma y rigidez al cuerpo, el hueso también puede almacenar minerales y participar en funciones biológicas. Aquí se busca algo parecido, un material que sea a la vez rígido y capaz de almacenar energía. Y esto es lo que han logrado un grupo de científicos de la Universidad Tecnológica de Chalmers (Suecia).
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This is a structural battery made of carbon fiber that acts simultaneously as a construction material capable of withstanding mechanical loads with the same rigidity as aluminum (modulus of elasticity ≈ 70 GPa), and also as an energy storage device with 30 Wh/kg, which represents 20-25% of the density of a conventional lithium battery. The central idea is to integrate the typical components of a lithium-ion battery within a composite material that has structural properties.
Se trata de una batería estructural hecha de fibra de carbono que actúa simultáneamente como material de construcción capaz de soportar cargas mecánicas con la misma rigidez que el aluminio (módulo de elasticidad ≈ 70 GPa), y además como almacén de energía con 30 Wh/kg , lo que supone un 20-25 % de la densidad de una batería de litio convencional. La idea central es integrar los componentes típicos de una batería de iones de litio dentro de un material compuesto que tenga propiedades estructurales.
The main materials that make up this battery are, firstly, carbon fibers that act as the negative electrode (anode) and as structural reinforcement, giving rigidity to the material. They conduct electricity and are very light and strong. Secondly, the positive electrode is made of lithium iron phosphate (LFP) coated with fibers or similar materials. The electrolyte is not a free liquid like in conventional batteries, but a semi-solid or cohesive solid material that also helps transmit mechanical loads between fibers and parts of the composite.
Los materiales principales que componen esta batería son, de una parte, fibras de carbono que actúan como electrodo negativo (ánodo) y como refuerzo estructural, es decir, le dan rigidez al material. Conducen electricidad y son muy ligeras y fuertes. De otra parte el electrodo positivo fabricado con fosfato de hierro y litio (LFP) recubierto sobre fibras o materiales similares. El electrolito no es un líquido libre como en las baterías convencionales, sino un material semisólido o sólido cohesivo que también ayuda a transmitir cargas mecánicas entre fibras y partes del compuesto.
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But it's not all good news. It has a comparatively low energy density, tolerable for structural applications, but it doesn't directly compete with high-performance batteries. Integrating all these functions into a homogeneous and reliable material on a large scale remains very difficult. Furthermore, using a material that also withstands mechanical loads as a battery raises challenges regarding safety, deformation, and long-term reliability, which are part of the research being conducted in recent studies.
Pero no todo son maravillas, tiene una densidad energética comparativamente baja tolerable para usos estructurales, pero no compite directamente con baterías de alto rendimiento. integrar todas estas funciones en un material homogéneo y fiable a gran escala sigue siendo muy difícil. Además usar un material que también soporta cargas mecánicas como batería plantea retos de seguridad, deformación y fiabilidad a largo plazo, cosa que forma parte de los estudios recientes realizados por los investigadores.
The idea is in an advanced stage of research, with working prototypes and recent scientific publications, but it's not yet commercially manufactured. Chalmers' team and colleagues continue working to improve its energy capacity and move it from the lab to industrial production. Therefore, we can say it's neither a marketing gimmick nor hype, but it's not yet an established commercial technology either. There's solid progress, but also clear limitations that still need to be addressed, so we'll have to wait a little longer.
La idea está en un estadio avanzado de investigación, con prototipos que funcionan y publicaciones científicas recientes, pero no es algo que ya se fabrique comercialmente. El equipo de Chalmers y colaboradores sigue trabajando para mejorar la capacidad energética y llevarlo del laboratorio a producción industrial. Por lo tanto podemos decir que no es un truco de marketing ni una exageración, pero tampoco es una tecnología comercial establecida todavía. Hay progreso sólido, pero también limitaciones claras que aún hay que resolver así que aún habrá que esperar.
More information/Más información
https://www.chalmers.se/en/current/news/ims-world-s-strongest-battery-paves-way-for-light-energy-efficient-vehicles/
Resulta interesante este avance con baterías de fibras de carbono, solo queda esperar que pueda llegar a un nivel comercial y verdaderamente competitivo con las baterías convencionales actuales.
Gracias por compartir. Saludos y éxitos..!