FOTO: Chao-Yang Wang Group

Chao-Yang Wang, un ingeniero mecánico de la Universidad Estatal de Pensilvania, descubrió una forma muy atractiva de hacer que las baterías de litio sean mucho más poderosas, tanto que puedan cargar un vehículo eléctrico en solo 10 minutos.

Wang junto a un grupo de investigadores de la Universidad de Pensilvania, descubrieron que las baterías de iones de litio desarrolladas pueden ofrecer mayor autonomía si estas se cargan y descargan a temperaturas variables y no a la misma temperatura como ocurre con las baterías de litio actualmente.

A mayor temperatura de carga mayor capacidad de reacción

Los científicos afirman que los rangos de conductores eléctricos de las baterías de iones de litio se pueden ampliar considerablemente si esta se carga a una temperatura de carga elevada para incrementar la velocidad de reacción.

Es decir, que las baterías de iones de litio desarrolladas se cargan a una temperatura mayor a 60 grados Celsius durante unos minutos y luego de descargan manteniendo la celda fría durante la descarga, es decir se descarga a menor temperatura.

300 Kilómetros en 10 minutos

Aunque parezca descabellado el proceso de carga y descarga con temperatura variable empleado por los investigadores añade cerca de 200 millas (300Km)  de conducción a un vehículo eléctrico en tan solo 10 minutos.

“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”, dice Chao-Yang Wang. “La clave es realizar un calentamiento rápido; de lo contrario, la batería se mantendrá a temperaturas elevadas durante demasiado tiempo, causando una degradación severa”.

Baterías de iones de litio para coches eléctricos

Los científicos ya habían desarrollado modelos de baterías de iones de litio que se carguen en menor tiempo, pero las convencionales requieren de una potencia de 400 KWatts, por lo que decidieron desarrollar unas nuevas baterías con otro método de carga.

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Chao-Yang y su equipo utilizaron un recubrimiento de níquel que se precalienta en 30 segundos, esto reduce el tiempo de calentamiento y permite que la batería se ajuste a una temperatura uniforme. Para probarlo, cargaron tres celdas de bolsa de grafito diseñadas para vehículos eléctricos híbridos a 40, 49 y 60 grados centígrados, así como un control a 20 grados centígrados, utilizando diversas estrategias de enfriamiento para mantener temperaturas de carga constantes.

Como resultado, las baterías precalentadas a 60 grados Celsius lograron mantener la carga extremadamente rápido durante 1.700 ciclos, mientras que la celda de control solo podía mantener el ritmo durante 60 ciclos.

“Estamos trabajando para cargar una batería de vehículo eléctrico de alta densidad energética en cinco minutos sin dañarla”, dice . “Esto requerirá electrolitos altamente estables y materiales activos además de la estructura de autocalentamiento que hemos inventado”.

Otros estudios

Las baterías de iones de litio han sido objeto de estudio desde hace muchos años, pues los científicos aseguran que estas pueden aumentar su capacidad. En 2018, Ingenieros de la Universidad de Michigan, en EE.UU, desarrollaron una tecnología de batería recargable que podría duplicar el rendimiento de las células de iones de litio en baterías actuales.

Asimismo, un estudio de mayo de 2018,  los investigadores de la Universidad de Columbia, en Estados Unidos,  desarrollaron una batería flexible que pretende revolucionar el mundo tecnológico.

Por su parte, los investigadores de este nuevo modelo de batería señalan que este modelo se puede escalar a una batería real para coches eléctricos, debido a que se basa en componentes que se encuentran disponibles actualmente. El trabajo científico fue presentado  el 30 de octubre en la revista Joule.

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