Diseño de soportes de batería para vehículos eléctricos y operados a distancia mediante pequeños bloques de espuma cerrada de aluminio protegidos por tubos de aluminio

Seguridad más inteligente para las baterías del futuro

Los coches eléctricos en la carretera y los vehículos robóticos que exploran el lecho marino dependen de baterías que deben mantenerse seguras y frías. Este estudio explora una nueva forma de construir el “suelo” que sostiene y protege esas baterías. En lugar de usar una única capa gruesa de espuma metálica, los investigadores dividen esa espuma en muchos bloques pequeños, cada uno envuelto en un tubo metálico. Esta estructura inspirada en el hueso está diseñada para absorber impactos, disipar calor rápidamente y facilitar el cableado y el mantenimiento.

De la estructura ósea al soporte de baterías

El elemento clave de este diseño es un pequeño cubo de espuma de aluminio de celdas cerradas, del tamaño aproximado de un terrón de azúcar, rodeado por un corto tubo de aluminio. La idea se inspira en la naturaleza: las formas recuerdan a los huesos de los dedos, la columna y el canal auditivo, que combinan rigidez, absorción de impactos y bajo peso. Al disponer muchos bloques idénticos en patrones, los ingenieros pueden crear paneles que soportan cargas, amortiguan impactos y guían el calor, todo mientras encajan en los estrechos espacios interiores de los vehículos.

Por qué dividir una placa grande en muchos bloques pequeños

Las planchas convencionales de espuma de aluminio funcionan bien como absorbedores de choque pero tienen inconvenientes. Son costosas de fabricar, difíciles de conformar y reparar, y actúan como mantos térmicos que atrapan el calor en lugar de liberarlo. El nuevo enfoque por bloques aborda los tres problemas. Al ser pequeños, los bloques pueden cortarse de placas estándar con herramientas simples y luego encajarse por presión en tubos comerciales. Los bloques dañados pueden reemplazarse de forma individual. Igual de importante, las holguras entre bloques crean vías abiertas por las que puede fluir aire o agua, transformando una capa antes aislante en una estructura de refrigeración eficiente.

Soporte más fuerte y refrigeración más rápida

El equipo probó doce formas de bloque y eligió un diseño “tipo columna vertebral” para un estudio detallado. Bajo compresión lateral, este bloque absorbió más energía por volumen que la espuma desnuda del mismo tamaño, gracias al tubo rígido de aluminio que lo rodea. Al disponerse en un panel pequeño para un vehículo operado remotamente bajo el agua, nueve de estos bloques sostuvieron cargas de batería bajas, absorbieron energía de impacto con un margen de seguridad cómodo y permitieron a los ingenieros encaminar cables mediante canales integrados. Las pruebas térmicas mostraron que un panel sándwich tradicional de espuma tardaba unos 15 minutos en que el calor atravesara la sección, mientras que el panel basado en bloques alcanzó el mismo aumento de temperatura en apenas unos 40 segundos.

Escalando para coches eléctricos

Para demostrar que el concepto funciona a escala de vehículo completo, los investigadores diseñaron un blindaje inferior para un paquete de baterías de vehículo eléctrico de 450 kilogramos usando 400 de los mismos bloques inspirados en la columna, embutidos entre dos placas de aluminio. La matriz de bloques puede absorber varias veces más energía de impacto que la que se generaría si la batería cayese medio metro, y puede soportar cargas de aproximadamente 25 veces el peso de la batería. Al mismo tiempo, cálculos y simulaciones indican que el calor conducido a través de los bloques y arrastrado por el aire en movimiento se disipa con la suficiente rapidez para enfriar el blindaje desde temperaturas de operación veraniegas hacia condiciones ambiente en decenas de minutos a velocidades de conducción moderadas.

Margen para crecer con refrigeración y materiales

La naturaleza modular de estos bloques abre la puerta a refinamientos adicionales. Los autores plantean opciones como entrelazar tubos de refrigeración por líquido entre filas de bloques, insertar materiales de cambio de fase que almacenen temporalmente el calor excedente, o disponer ranuras en el patrón para mejorar aún más el flujo de aire sin sacrificar la seguridad ante impactos. Dado que los bloques emplean aleaciones estándar y mecanizado simple, pueden adaptarse a distintos entornos —desde carreteras secas hasta desiertos calurosos o agua de mar fría— ajustando dimensiones, espaciamiento y materiales añadidos.

Qué significa esto para conductores y robots cotidianos

En términos sencillos, este trabajo ofrece una “armadura y radiador” más inteligente para las baterías de coches eléctricos y robots remotos. Los bloques metálicos rellenos de espuma actúan como pequeños amortiguadores que se deforman en un choque, mientras que sus cubiertas metálicas y las aberturas entre ellos canalizan el calor en lugar de atraparlo. En comparación con las planchas de espuma tradicionales, los soportes basados en bloques son más fáciles de fabricar, reparar y refrigerar, y aun así cumplen los estrictos requisitos de seguridad. Con más ensayos bajo condiciones reales de choque y fatiga, este enfoque inspirado en el hueso podría ayudar a que los vehículos del futuro sean más ligeros, seguros y fiables sin añadir complejidad a sus sistemas de baterías.

Cita: Dadoura, M.H., Farahat, A.I., Al-Saady, Z.A. et al. Design of electric and remote operating vehicles battery carrier by using small aluminum closed-cell foam blocks shielded by aluminum tubes. Sci Rep 16, 9225 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-39720-z

Palabras clave: baterías de vehículos eléctricos, espuma de aluminio, protección contra choques, refrigeración de baterías, estructuras ligeras