Los objetivos de sostenibilidad en el contexto de la crisis climática actual presentan nuevos retos en el diseño y fabricación de baterías, una tecnología crítica para la transición a un sistema de energía sostenible. En este contexto, la demanda de tecnologías y diseños innovadores para los módulos de batería es alta, especialmente en la industria automotriz, que está en plena transformación hacia la descarbonización y electrificación. Tradicionalmente, los diseños de módulos de batería se han centrado en los requerimientos térmicos y de densidad energética, dejando en segundo plano la gestión mecánica. Sin embargo, estudios recientes han demostrado que la presión sobre las celdas impacta directamente en su vida útil, lo que ha llevado a la aplicación de precompresión inicial y al uso de espumas para absorber el hinchamiento de las celdas.
A pesar de estos esfuerzos, las soluciones actuales no logran mantener una presión constante sin afectar negativamente la densidad energética y el costo. El proyecto ELASTBAT propone el uso de elastómeros termoplásticos (TPEs) en las placas de compresión de los módulos de batería, debido a su reciclabilidad, baja densidad y flexibilidad. Estos materiales podrían reemplazar las placas de aluminio, manteniendo una presión homogénea y constante, reduciendo el peso y mejorando la densidad energética y el costo.
Para diseñar productos TPE óptimos, es crucial considerar su microestructura bifásica y los efectos del procesamiento en sus propiedades. ELASTBAT busca desarrollar una metodología avanzada de control de procesos que combine estrategias de control inteligente con simulaciones reológicas, optimizando las variables de proceso para mejorar el rendimiento y diseño de productos TPE para módulos de batería.
En el proyecto ELASTBAT, nos enfocaremos en desarrollar metodologías avanzadas de simulación y modelización específicas para materiales TPE. Estas metodologías no solo considerarán la relación entre la microestructura y las propiedades mecánicas, sino también cómo el proceso de fabricación influye en estas propiedades. Nuestro objetivo es identificar las variables del proceso que pueden medirse en línea y que tienen un impacto significativo en las propiedades finales de los productos fabricados con TPEs.
Específicamente, investigaremos en:
- El desarrollo de un modelo de placa de compresión flexible de TPE que permita una gestión optimizada de la presión ejercida sobre las celdas de una batería.
- Procedimientos experimentales para determinar el efecto del procesado, especialmente del moldeo por inyección, sobre las propiedades reológicas, microestructurales y termo-mecánicas de los TPEs.
- La formulación de una estrategia de simulación para mejorar la comprensión de los mecanismos subyacentes y proporcionar una visión clara de los efectos de los parámetros del proceso en las propiedades morfológicas.
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