Una batería estructural se sitúa en la parte inferior del chasis de un coche eléctrico, conectando la parte delantera y la trasera. Las celdas de la batería forman parte de la estructura integral del vehículo, lo que simplifica la fabricación al reducir la necesidad de piezas de refuerzo y disminuye el peso total del vehículo.
En el caso de la que utiliza Tesla en su nueva batería con celdas 4680, la masa se reduce en un 10% respecto a las baterías no estructurales del mismo fabricante, lo que incrementa la autonomía hasta en un 14 %. No obstante, este componente sigue siendo el que más peso añade de todos los del vehículo y hace que, para la misma categoría, los coches eléctricos sigan siendo más pesados que los de combustión.
Batería estructural y fibra de carbono
Si se lograse fabricar un coche eléctrico que no tuviera que desplazar el enorme peso de una batería de alta capacidad, no se necesitaría tanta potencia para moverse, podría funcionar con un motor más pequeño y, como consecuencia, ese acumulador podría ser más pequeño y barato. Este concepto también podría aplicarse al sector de la aviación. Un eVTOL podría despegar fácilmente sin la carga de una pesada batería y mantenerse en el aire más tiempo antes de necesitar una recarga.
Basándose en un trabajo anterior sobre la fibra de carbono como batería iniciado en la Universidad Tecnológica Chalmers de Suecia, la startup tecnológica sueca Sinonus está trabajando con la intención de comercializar una nueva generación de fibra de carbono multifuncional. Este compuesto no solo ahorrará peso debido a su baja densidad, sino que también actuará como un conjunto de electrodos para la gestión de energía.
Estas dos características convertirán esta batería en parte de la estructura del coche. La empresa cree que este planteamiento para el almacenamiento de energía podría revolucionar tanto el sector de los coches eléctricos como el de la aviación.
Una idea de Volvo
Sinonus trabaja en una nueva generación de fibra de carbono inteligente capaz de integrarse como electrodos en una batería. Fue hace más de una década cuando Volvo anunció su participación en un proyecto de investigación en colaboración con varios socios académicos, entre los que estaba la Universidad Tecnológica Chalmers.
Chalmers avanzó en este proyecto hasta que, años después, identificó un subconjunto específico de fibras de carbono que ofrecía la combinación ideal de conductividad eléctrica y rigidez estructural logrando fabricar un prototipo de batería de carbono "sin masa". En 2022, con la empresa de capital riesgo Chalmers Ventures, escindió el proyecto para formar la empresa Sinonus. Esta startup busca materiales que cumplan dos o más funciones para conservar los recursos.
En un vehículo eléctrico, este sistema de batería de fibra de carbono pesaría igual o menos que los componentes estructurales tradicionales, de acero y aluminio, con la ventaja adicional de almacenar su propia energía y eliminar la necesidad de un paquete de baterías grande y pesado.
La empresa no ha ofrecido un calendario estimando la fecha de comercialización de esta tecnología como un producto listo para el mercado. Afirma haber probado su concepto de laboratorio, reemplazando baterías AAA con su batería de electrodo de carbono en aplicaciones de bajo consumo.
Para alcanzar su objetivo, trabaja para aumentar considerablemente la capacidad energética, comenzando con dispositivos como hardware y computadoras de IoT y, eventualmente, equipos de alto consumo energético, como coches y aviones eléctricos.
"Es posible que el almacenamiento de energía eléctrica en fibra de carbono no sea tan eficiente como las baterías tradicionales, pero como nuestra solución de fibra de carbono también tiene una capacidad de carga estructural, se pueden lograr grandes ganancias a nivel del sistema", explica Markus Zetterström director ejecutivo de Sinonus.
Los inconvenientes
La menor eficiencia en comparación con las baterías tradicionales es un aspecto importante a considerar. Sinonus aún no ha publicado una cifra de la densidad de energía que ha logrado, pero el prototipo de laboratorio de Chalmers en 2021 tenía una densidad casi insignificante, 24 Wh/kg, muy inferior a las de la actuales baterías de iones de litio.
Pero Sinonus es muy optimista. Cita un estudio previo de Chalmers que indica que las baterías estructurales de fibra de carbono podrían aumentar la autonomía de los vehículos eléctricos hasta en un 70%. Además, la menor densidad de energía podría ser una ventaja, ya que reduce las sustancias químicas volátiles y las altas concentraciones de energía, disminuyendo las posibilidades de fallos catastróficos.
El coste es la otra gran incógnita. Aunque las baterías de los vehículos eléctricos ya son de por si caras de fabricar, reemplazarlas por esta fibra de carbono no sería precisamente barato.
