Conseguir que los vehículos eléctricos amplíen su autonomía y velocidad de carga de las baterías es uno de los principales objetivos de la industria automovilística y de muchos centros de investigación del mundo. En un trabajo publicado en la revista Joule, el equipo de Chao-Yang Wang presenta un nuevo diseño de las actuales baterías de litio que permitiría una carga superrrápida en 10 minutos sin deteriorar ni acortar la vida del dispositivo.
La estrategia diseñada Wang y su equipo, y la que han puesto a prueba experimentalmente, consiste en cargar las baterías a alta temperatura, a unos 60ºC, y mantener después la temperatura fría durante la descarga. Mientras que las baterías convencionales se cargan y descargan a la misma temperatura, los autores del estudio descubrieron que podían cargarla en caliente y descargarla en frío. “Además de la carga rápida, este diseño nos permite limitar la exposición de la batería a una temperatura elevada, lo que genera un ciclo de vida muy largo”, explica Wang, que investiga en la Universidad de Pennsylvania State. “La clave está en realizar un calentamiento rápido; de otra forma, la batería estará demasiado tiempo a temperaturas altas, lo que causa un deterioro grave”.
La estrategia evita los daños por exposición a alta temperatura y aumentan la vida de las baterías
Para conseguir esta nueva estrategia, los investigadores añadieron una placa de níquel que precalienta la batería en menos de 30 segundos e hicieron pruebas con varios modelos que después abrieron para analizar. Con la temperatura de 60ºC, el proceso de carga permitía alcanzar los 1700 ciclos mientras que en las baterías de control apenas se mantuvo un ritmo de 60 ciclos. “En el pasado, todos creían que las baterías de ion-litio debían evitar operar a altas temperaturas debido al riesgo de reacciones colaterales aceleradas”, indica Wang. “Este estudio sugiere que los beneficios de la carga mitigada a elevada temperatura con tiempo de exposición limitado sobrepasan ampliamente al impacto asociado a las reacciones colaterales”.
La tecnología empleada es escalable y disminuye los costes de producción
Los autores añaden, además, que la tecnología es fácilmente escalable porque se basa en el uso de electrodos que ya están disponibles en la industria y ya han sido probados a gran escala. La cobertura de níquel de cada batería incrementa el coste en un 0,47%, pero debido a que la estrategia elimina la necesidad de calentadores externos, el coste real de producir cada paquete disminuye. El siguiente objetivo, es conseguir estas cargas ultrarrápidas en la mitad de tiempo, y que las baterías estén listas a pleno rendimiento en apenas cinco minutos.
Referencia: Asymmetric Temperature Modulation for Extreme Fast Charging of Lithium-Ion Batteries (Joule)
