Compósitos para baterias estruturais

Um dos problemas enfrentados pelos engenheiros que desenvolvem veículos elétricos (EVs) é a massa das baterias necessárias para fornecer energia aos motores. As baterias são pesadas. Isso significa que, para obter o alcance - um dos recursos mais necessários para um EV - é necessário haver capacidade de bateria suficiente ... mas isso se torna um ciclo vicioso, pois mais bateria significa mais massa e mais massa significa alcance reduzido.

Pesquisadores da Chalmers University of Technology, na Suécia, desenvolveram uma bateria que pode ser uma solução para esse problema, pois não apenas armazena energia (24 watts-hora por quilograma), mas fornece suporte estrutural, pois tem uma rigidez de 25 GPa.

Leif Asp, professor da Chalmers e líder do projeto de pesquisa, que está sendo executado em colaboração com o KTH Royal Institute of Technology (Estocolmo, Suécia), disse:“Tentativas anteriores de fazer baterias estruturais resultaram em células com boas propriedades mecânicas , ou boas propriedades elétricas. Mas aqui, usando fibra de carbono, conseguimos projetar uma bateria estrutural com capacidade de armazenamento de energia competitiva e rigidez. ”

Em um artigo em Pesquisa Avançada de Energia e Sustentabilidade (vol. 2, edição 3), Asp e seus co-autores descrevem a bateria:

“O composto estrutural da bateria consiste em um eletrodo negativo CF [fibra de carbono] e um eletrodo positivo sustentado por filme de alumínio separados por um separador GF [fibra de vidro] em um material de matriz SBE [eletrólito estrutural da bateria]. Consequentemente, os CFs atuam como hospedeiros para Li (ou seja, material de eletrodo ativo), conduzem elétrons e reforçam o material. Da mesma forma, a folha de eletrodo positivo fornece funcionalidade mecânica e elétrica combinada. O SBE facilita o transporte de íons de lítio e transfere cargas mecânicas entre fibras, partículas e camadas. Dois tipos de separadores de tecido GF, um Whatman GF / A e um tecido liso GF, são usados ​​como materiais de modelo para investigar os efeitos da espessura e arquitetura do separador, bem como da anisotropia do material, no desempenho multifuncional. ”

No momento, eles estão trabalhando em uma nova bateria estrutural com o filme de alumínio sendo substituído por fibra de carbono e o uso de um separador de fibra de vidro mais fino.

Asp disse que espera que novas pesquisas resultem em uma bateria com densidade de energia de 75 watts-hora por quilograma e rigidez de 75 GPa.

“Se você olhar para a tecnologia de consumo”, disse Asp, “pode ser bem possível em poucos anos fabricar smartphones, laptops ou bicicletas elétricas que pesem a metade de hoje e são muito mais compactos”.