Un avance en el diseño de baterías de vehículos eléctricos ha permitido un tiempo de carga de 10 minutos para una batería típica utilizada con este fin.
"La necesidad de baterías más pequeñas y de carga más rápida es mayor que nunca", dijo Chao-Yang Wang, profesor de ingeniería mecánica en la Universidad de Penn State y autor principal del estudio, publicado en Nature. "Simplemente no hay suficientes baterías y materias primas críticas para satisfacer la demanda anticipada".
Si las ventas de automóviles nuevos van a cambiar a vehículos eléctricos que funcionan con baterías, explica Wang, deberán superar dos inconvenientes principales: son demasiado lentos para recargarse y demasiado grandes para ser eficientes y asequibles. En lugar de tardar un minuto en la bomba de gasolina, dependiendo de la batería algunos vehículos eléctricos pueden tardar todo el día en recargarse.
"Nuestra tecnología de carga rápida funciona para la mayoría de las baterías de alta densidad energética y abrirá una nueva posibilidad de reducir el tamaño de las baterías de los vehículos eléctricos de 150 a 50 kWh sin que los conductores sientan ansiedad por la autonomía", dijo Wang en un comunicado, cuyo laboratorio se asoció con la 'start-up' EC Power vinculada a la universidad para desarrollar la tecnología.
"Las baterías más pequeñas y de carga más rápida reducirán drásticamente el costo de la batería y el uso de materias primas críticas como el cobalto, el grafito y el litio, lo que permitirá la adopción masiva de automóviles eléctricos asequibles".
La tecnología se basa en la modulación térmica interna, un método activo de control de temperatura para exigir el mejor rendimiento posible de la batería, explicó Wang. Las baterías funcionan de manera más eficiente cuando están calientes, pero no demasiado. Mantener las baterías constantemente a la temperatura correcta ha sido un gran desafío para los ingenieros de baterías. Históricamente, se han basado en sistemas de calefacción y refrigeración externos y voluminosos para regular la temperatura de la batería, que responden lentamente y desperdician mucha energía, dijo Wang.
Wang y su equipo decidieron, en cambio, regular la temperatura desde el interior de la batería. Los investigadores desarrollaron una nueva estructura de batería que agrega una lámina de níquel ultrafina como cuarto componente además del ánodo, el electrolito y el cátodo. Actuando como un estímulo, la lámina de níquel autorregula la temperatura y la reactividad de la batería, lo que permite una carga rápida de 10 minutos en casi cualquier batería de coche eléctrico, explicó Wang.
"Las verdaderas baterías de carga rápida tendrían un impacto inmediato", escriben los investigadores. "Dado que no hay suficientes minerales en bruto para que cada automóvil con motor de combustión interna sea reemplazado por un coche eléctrico equipado con 150 kWh, la carga rápida es imperativa para que los coches eléctrico se generalicen".
