Ya sea que se use para suministro de energía o en automóviles 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. Configuraciones de batería bipolar, a diferencia de, comprenden pilas compactas de células individuales. Un nuevo tipo de placa bipolar flexible y extremadamente delgada permite fabricar baterías de manera rentable. En la vista previa de Hannover Messe el 24 de enero, 2019 (pabellón 19) y la propia Hannover Messe del 1 al 5 de abril, 2019 (Pabellón 2, Stand C22), investigadores del Instituto Fraunhofer de Medio Ambiente, Tecnología de Seguridad y Energía UMSICHT presentará el desarrollo de esta tecnología.

Los sistemas de baterías convencionales son extremadamente complejos. Por lo general, constan de varias celdas individuales que están conectadas entre sí mediante cables. Esto no solo es costoso y requiere mucho tiempo, también conlleva el peligro de puntos calientes, áreas en las que los cables se calientan demasiado. Además, cada una de estas celdas debe estar empaquetada, lo que significa que una gran parte de la batería se compone de material inactivo que no contribuye al rendimiento de la batería. Las baterías bipolares están diseñadas para resolver este problema conectando las celdas individuales entre sí mediante placas bipolares planas. Sin embargo, esto da lugar a otros desafíos:o las placas bipolares están hechas de metal y, por lo tanto, son propensas a la corrosión, o están hechos de un compuesto de carbono-polímero, en cuyo caso deben tener al menos varios milímetros de espesor como resultado del proceso de fabricación.

Ahorro de material de más del 80 por ciento

Investigadores del Instituto Fraunhofer de Medio Ambiente, Tecnología de seguridad y energía UMSICHT en Oberhausen ahora ha desarrollado una alternativa. "Fabricamos placas bipolares a partir de polímeros que se han hecho eléctricamente conductores, "dice la Dra. Ing. Anna Grevé, jefe de departamento de Fraunhofer UMSICHT. "De este modo, podemos producir placas muy delgadas y, en comparación con las celdas 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 gran ventaja es que el material se puede remodelar posteriormente. Esto hace posible, por ejemplo, para grabar estructuras, que son importantes para las pilas de combustible. Es más, las nuevas e innovadoras placas bipolares se pueden soldar juntas, por lo que el sistema de batería resultante es absolutamente hermético. Placas bipolares convencionales, a diferencia de, son inadecuados para la soldadura debido a la tensión térmica y mecánica del material durante la fabricación. Unirlos de tal manera que ni los gases ni los líquidos puedan pasar a través de las juntas requiere sellos. Sin embargo, los sellos se vuelven rápidamente porosos, y también ocupan espacio.

Otra ventaja del nuevo material es que los investigadores pueden adaptar las propiedades de las placas bipolares a requisitos específicos. "Podemos hacer platos que sean tan flexibles que puedas envolverlos en tu dedo, así como los que son completamente rígidos, "especifica Grevé.

Fabricación rentable mediante la técnica de rollo a rollo

El principal desafío consistió en desarrollar el material y el proceso de fabricación. "Utilizamos polímeros y grafitos disponibles comercialmente, pero el secreto está en la receta, ", dice Grevé. Como el material está compuesto por aproximadamente un 80 por ciento de grafitos y solo un 20 por ciento de polímero, los métodos de procesamiento tienen poco en común con el procesamiento ordinario de polímeros. El equipo de investigadores de Fraunhofer UMSICHT optó por la técnica roll-to-roll, que permite una fabricación rentable, y lo adaptó utilizando muchos conocimientos técnicos. Después de todo, los ingredientes que entran en los platos fabricados deben distribuirse de manera homogénea, y las placas también deben ser mecánicamente estables y completamente apretadas. Debido a la estructura inicial de los materiales, no fue una hazaña fácil. Sin embargo, los expertos también dominaron este desafío. "Pudimos cumplir con todos los requisitos en un proceso. En consecuencia, las placas se pueden utilizar tal como están cuando salen de la máquina, "explica Grevé. Otra ventaja de la técnica es que las planchas se pueden fabricar en cualquier tamaño.