¿Te imaginas una batería capaz de recargar un coche en diez minutos? ¡Existe!
Efectivamente, han desarrollado una batería capaz de recargarse parcialmente en tan solo diez minutos. Ha sucedido en Pensilvania. Un grupo de investigadores de la Universidad Estatal de allí ha ideado esta batería. El nuevo dispositivo podría ser una solución para los coches eléctricos que tienen poca autonomía. A veces, tienen que parar en mitad de viajes largos para recargar sus baterías. Con este nuevo dispositivo, su problema tendría solución.
Los investigadores han ideado una batería de iones de litio. Se carga a una temperatura elevada para así aumentar la velocidad de reacción. Aun así, mantiene la celda fría durante la descarga. Esto posibilita agregar más de 300 kilómetros de autonomía a un coche eléctrico en tan solo 10 minutos.
Los científicos creen que era indispensable diseñar baterías para recargar coches eléctricos de una manera rápida y eficaz. De esta forma, los conductores de estos vehículos estarían más satisfechos. Sin embargo, una velocidad de carga tan rápida requeriría que la batería absorba rápidamente 400 kilovatios de energía, cosa que los coches actuales no pueden lograr. Esto es debido a que se corre el riesgo de que se forme una suerte de recubrimiento de litio en torno a los ánodos de la batería. Para que nos entendamos, es parecido a lo que ocurre con la oxidación en los metales. Y esto dañaría gravemente a la batería.
Las baterías de litio convencionales se cargan y descargan a la misma temperatura. Por ello, los investigadores descubrieron que podían sortear este problema. ¿Cómo? Cargando la batería a una temperatura elevada de 60 grados Celsius durante unos minutos. Luego, la descargarían a temperaturas más frías.
El autor principal del dispositivo Chao-Yang Wang afirma que «además de la carga rápida, este diseño nos permite limitar el tiempo de exposición de la batería a la temperatura de carga elevada, generando así una vida útil muy larga». Este ingeniero mecánico de la Universidad Estatal de Pensilvania sostiene que «la clave es realizar un calentamiento rápido; de lo contrario, la batería se mantendrá a temperaturas elevadas durante demasiado tiempo, causando una degradación severa».
Para acortar el tiempo de calentamiento y conseguir una temperatura uniforme en la batería, Wang y su equipo tuvieron una idea. Equiparon un diseño de batería de iones de litio con una estructura de níquel. Esta se precalienta en menos de 30 segundos.
Para probar el modelo, cargaron tres celdas de bolsa de grafito diseñadas para vehículos eléctricos híbridos a 40, 49 y 60 grados centígrados. Utilizaron diversas estrategias de enfriamiento para mantener temperaturas de carga constantes. De esta manera, para confirmar que no se produjo el recubrimiento de litio, más tarde descargaron completamente las células y las abrieron para su análisis.
Descubrieron que las baterías precalentadas a 60 grados Celsius podían sostener el proceso de carga extremadamente rápido durante 1.700 ciclos. Sin embargo, la celda de control solo podía mantener el ritmo durante 60 ciclos. A una temperatura de carga promedio entre 49 y 60 grados centígrados, la investigación no observó ningún revestimiento de litio.
Los investigadores también encontraron que un aumento de la temperatura de carga reduce en gran medida el enfriamiento. Este enfriamiento es necesario para mantener la celda a su temperatura inicial. Así, la celda de control generó 3.05 vatios-hora, mientras que la celda de 60 grados Celsius generó solo 1.7 vatios-hora.
Esquema de la batería inventada por el equipo de Wang – Chao-Yang Wang Group
Wang explica que «en el pasado se creía que las baterías de iones de litio deberían evitar funcionar a altas temperaturas debido a la preocupación de reacciones secundarias aceleradas». Sin embargo, su estudio sugiere que «los beneficios de las placas de litio mitigadas a temperatura elevada con un tiempo de exposición limitado superan con creces el impacto negativo asociado con las reacciones secundarias exacerbadas».
Los investigadores señalan que la tecnología es completamente escalable. Esto es debido a que todas las células están basadas en electrodos disponibles industrialmente. Además, ya han demostrado su uso en celdas, módulos y paquetes de baterías a gran escala. La lámina de níquel aumenta el coste de cada celda en un 0,47%. Este incremento se debe a que el diseño elimina la necesidad de los calentadores externos utilizados en los modelos actuales. Sin embargo esto se traduce en una reducción del costo de producción de cada paquete.
El equipo planea llevar su diseño un paso más allá. «Estamos trabajando para cargar una batería de vehículo eléctrico de alta densidad energética en cinco minutos sin dañarla. Esto requerirá electrolitos altamente estables y materiales activos además de la estructura de autocalentamiento que hemos inventado» señalan. Mientras tanto, tienen esta batería capaz de recargar un coche en diez minutos.
¡Si quieres leer más noticias como esta, visita nuestra web!
