Uno de los grandes retos de la movilidad eléctrica no es solo mejorar la capacidad de las baterías, sino hacerlo sin aumentar el peso de los vehículos. Cada kilo de más lastra al coche, así que es contraproducente. Es por eso que una innovación desarrollada en Europa podría cambiar las reglas del juego: una batería estructural de fibra de carbono, una tecnología que promete coches eléctricos mucho más ligeros y capaces de ofrecer hasta un 70 % más de autonomía sin incrementar el tamaño ni la masa del sistema de almacenamiento.
Esta batería, desarrollada por investigadores de la Universidad Tecnológica de Chalmers, en Suecia, rompe con el formato habitual en el que esta es un componente independiente, pesado y de gran tamaño. La idea tras el proyecto es que la propia estructura del vehículo (el chasis o incluso partes de la carrocería) pueda almacenar energía eléctrica, de manera que el material que da rigidez y forma al coche actúe también como batería.
Integrar la batería en la estructura del vehículo
Richa Chaudhary, autora principal del estudio publicado, que se ha publicado en la revista Advanced Materials, señala que han logrado “crear una batería de compuesto de fibra de carbono con la misma rigidez que el aluminio y la densidad energética suficiente para su uso comercial. Al igual que un esqueleto humano, la batería cumple varias funciones simultáneamente”.
Esa es la clave de su investigación, ya que, en esta batería estructural, la fibra de carbono también actúa como ánodo y cátodo, es decir, como los electrodos que permiten almacenar y liberar energía. Gracias a este enfoque, se eliminan materiales pesados habituales en las baterías convencionales, como el cobre en los colectores de corriente, y se reduce o incluso se evita el uso de metales críticos como el cobalto.
El resultado es lo que los investigadores describen como una forma de almacenamiento de energía “sin masa”, ya que la batería no añade peso al vehículo, si no que sustituye elementos estructurales que ya existirían de todos modos. Se logra, por tanto, que almacenar más electricidad no conlleve pesar más, uno de los caballos de batalla más importantes del sector. Leif Asp, profesor de Ciencia de Materiales en la universidad, explica: “Hemos realizado cálculos sobre coches eléctricos que muestran que podrían circular hasta un 70 % más que hoy si tuvieran baterías estructurales competitivas”.
Un proyecto que lleva años de desarrollo
Los resultados actuales no son fruto de una investigación reciente. La universidad, colaborando con otras entidades, lleva casi una década desarrollando su propuesta. En 2018 demostraron que las fibras de carbono podían actuar como electrodos en baterías de ion litio y, con esa base, empezaron a trabajar en conseguir aumentar la rigidez del sistema, así como la densidad energética.
Lo segundo era el principal obstáculo, ya que para 2021 consiguieron una capacidad de almacenamiento de 24 Wh/kg, cifra por debajo de lo que consigue una batería convencional. Actualmente han mejorado la cifra a 30 Wh/kg, que sigue siendo inferior a la de las baterías de automoción normales, pero ya constituye un avance. Además, los investigadores subrayan que la comparación directa no refleja el potencial real del sistema, ya que esta batería reemplaza materiales estructurales completos, así que, como reduce el peso añadido del coche, en términos de eficiencia global del vehículo, el balance puede ser positivo. La última versión desarrollada es casi tres veces más rígida que las anteriores, lo que es otro punto a favor.
Más allá del mundo del automóvil, esta batería de fibra de carbono tiene un gran potencial para aplicarse en otros sectores. El mismo principio podría utilizarse en dispositivos electrónicos como ordenadores portátiles o teléfonos móviles, pero también para electrificar medios de transporte que no pueden hacerlo de manera tradicional, como los aviones, en los que el peso de las baterías tradicionales supone un lastre demasiado alto.