Desarrollan una batería capaz de recargar un vehículo en diez minutosCiencia 

Desarrollan una batería capaz de recargar un vehículo en diez minutos

Un equipo de estudiosos de la Universidad Estatal de Pensilvania ha concebido una batería que es capaz de recarcarse parcialmente en solo diez minutos. Este nuevo dispositivo podría ser una solución para los vehículos eléctricos con poca autonomía, que de forma frecuente deben parar a mitad de los viajes largos para recargar sus baterías, en ciertos casos retardando su viaje hasta más de diez horas.

De este modo, los estudiosos han desarrollado una batería de iones de litio que se carga a una temperatura elevada para acrecentar la velocidad de reacción, mas sostiene la celda fría a lo largo de la descarga, lo que muestra la posibilidad de añadir más de trescientos quilómetros (doscientos millas, aseguran sus autores) de autonomía a un vehículo eléctrico en solo diez minutos. Los resultados se publican este miércoles en la gaceta «Joule».

Los científicos han reconocido la necesidad de diseñar baterías de automóviles eléctricos capaces de cargarse exageradamente veloz para satisfacer las necesidades de los conductores. No obstante, una velocidad de carga tan veloz requeriría que la batería absorba velozmente cuatrocientos kilovatios de energía, una proeza que los automóviles actuales no pueden conseguir por el hecho de que corren el peligro de que se forme una especie de revestimiento de litio en torno a los ánodos de la batería -algo similar a lo que pasa con la oxidación en los metales- y que esta se vea gravamente dañada.

Estructura de níquel
Aunque las baterías de litio usuales se cargan y descargan a exactamente la misma temperatura, los estudiosos descubrieron que podían sortear el inconveniente del revestimiento de litio al cargar la batería a una temperatura elevada de sesenta grados Celsius a lo largo de unos minutos para entonces descargarla a temperaturas más frías.

«Además de la carga veloz, este diseño nos deja limitar el tiempo de exposición de la batería a la temperatura de carga elevada, produciendo de esta forma una vida útil muy larga», asevera el creador primordial, Adiós-Yang Wang, ingeniero mecánico de la Universidad Estatal de Pensilvania. «La clave es efectuar un calentamiento rápido; en caso contrario, la batería se sostendrá a temperaturas elevadas a lo largo de demasiado tiempo, ocasionando una humillación severa».

Para acortar el tiempo de calentamiento y poner toda la batería a una temperatura uniforme, Wang y sus colegas pertrecharon un diseño de batería de iones de litio con una estructura de níquel que se precalienta en menos de treinta segundos. Para probar su modelo, cargaron 3 celdas de bolsa de grafito diseñadas para automóviles eléctricos híbridos a cuarenta, cuarenta y nueve y sesenta grados centígrados, como un control a veinte grados centígrados, usando distintas estrategias de enfriamiento para sostener temperaturas de carga incesantes. Para confirmar que no se generó el revestimiento de litio, después descargaron absolutamente las células y las abrieron para su análisis.

La sorpresa
Wang y el equipo descubrieron que las baterías precalentadas a sesenta grados Celsius podían mantener el proceso de carga exageradamente veloz a lo largo de mil setecientos ciclos, al tiempo que la celda de control solo podía sostener el ritmo a lo largo de sesenta ciclos. A una temperatura de carga promedio entre cuarenta y nueve y sesenta grados centígrados, la investigación no observó ningún recubrimiento de litio. Los estudiosos asimismo hallaron que un incremento de la temperatura de carga redujo en buena medida el enfriamiento preciso para sostener la celda a su temperatura inicial: la celda de control produjo trescientos cinco vatios-hora, al paso que la celda de sesenta grados Celsius produjo solo diecisiete vatios-hora.

«En el pasado se pensaba que las baterías de iones de litio deberían eludir marchar a elevadas temperaturas debido a la preocupación de reacciones secundarias aceleradas», explica Wang. «Este estudio sugiere que las ventajas de las placas de litio mitigadas a temperatura elevada con un tiempo de exposición limitado superan sobradamente el impacto negativo asociado con las reacciones secundarias exacerbadas».

Tecnología prácticamente libre
Los estudiosos apuntan que la tecnología es absolutamente escalable pues todas y cada una de las células están basadas en electrodos libres industrialmente. Además de esto, ya han probado su empleo en celdas, módulos y bultos de baterías a gran escala. La lámina de níquel aumenta el costo de cada celda en un 0,47 por ciento , mas debido a que el diseño suprime la necesidad de los calentadores externos usados en los modelos actuales, realmente reduce el costo de producción de cada bulto.

Ahora, el equipo de Wang planea llevar su diseño un paso más allí. «Estamos trabajando para cargar una batería de vehículo eléctrico de alta densidad energética en 5 minutos sin dañarla. Esto requerirá electrolitos enormemente estables y materiales activos aparte de la estructura de autocalentamiento que hemos inventado».

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