Ingenieros de la Universidad de Cornell han creado una nueva batería de litio que puede cargarse en el tiempo récord de menos de cinco minutos y mantiene su rendimiento durante ciclos prolongados.
El avance podría aliviar la "ansiedad por la autonomía" entre los conductores que temen que los vehículos eléctricos no puedan recorrer largas distancias sin una recarga que requiere mucho tiempo, según los autores.
"La ansiedad por la autonomía es una barrera mayor para la electrificación en el transporte que cualquiera de las otras barreras, como el costo y la capacidad de las baterías, y hemos identificado una vía para eliminarla utilizando diseños de electrodos racionales", dijo en un comunicado Lynden Archer, profesor de ingeniería y decano de Facultad de Ingeniería de Cornell, quien supervisó el proyecto.
"Si puedes cargar la batería de un vehículo eléctrico en cinco minutos, quiero decir, Dios mío, no necesitas tener una batería que sea lo suficientemente grande para un alcance de 300 millas (500 kilómetros). Puede conformarse con menos, lo que podría reducir el costo de los vehículos eléctricos y permitir una adopción más amplia", agrega Archer, cuyo trabajo se publica en la revista Joule.
Las baterías de iones de litio se encuentran entre los medios más populares para alimentar vehículos eléctricos y teléfonos inteligentes. Las baterías son ligeras, fiables y relativamente eficientes energéticamente. Sin embargo, tardan horas en cargarse y carecen de la capacidad para soportar grandes picos de corriente.
Los investigadores identificaron al indio como un material excepcionalmente prometedor para baterías de carga rápida. El indio es un metal blando, que se utiliza principalmente para fabricar recubrimientos de óxido de indio y estaño para pantallas táctiles y paneles solares.
El nuevo estudio muestra que el indio tiene dos características cruciales como ánodo de batería: una barrera de energía de migración extremadamente baja, que establece la velocidad a la que los iones se difunden en estado sólido; y una modesta densidad de corriente de intercambio, que está relacionada con la velocidad a la que se reducen los iones en el ánodo. La combinación de esas cualidades (difusión rápida y cinética de reacción superficial lenta) es esencial para una carga rápida y un almacenamiento de larga duración.
"La innovación clave es que hemos descubierto un principio de diseño que permite que los iones metálicos en el ánodo de una batería se muevan libremente, encuentren la configuración correcta y solo entonces participen en la reacción de almacenamiento de carga", dijo Archer. "El resultado final es que en cada ciclo de carga, el electrodo se encuentra en un estado morfológico estable. Es precisamente lo que da a nuestras nuevas baterías de carga rápida la capacidad de cargarse y descargarse repetidamente durante miles de ciclos".
Esa tecnología, combinada con la carga por inducción inalámbrica en las carreteras, reduciría el tamaño (y el costo) de las baterías, haciendo del transporte eléctrico una opción más viable para los conductores. Sin embargo, eso no significa que los ánodos de indio sean perfectos, ni siquiera prácticos.
