400 km en 10 minutos: nuevos diseños de baterías de litio juegan con la temperatura para hacer la "carga rápida" algo generalizado

Que las baterías de iones de litio han revolucionado el mundo, lo saben hasta en Suecia. Sin embargo, a veces parece que solo hemos conseguido rascar la superficie de una tecnología que puede darnos mucho más.

Con el boom del coche eléctrico a la vuelta de la esquina, los investigadores trabajan a contrarreloj para encontrar soluciones que permitan que el cambio del motor de explosión a las nuevas formas de movilidad se haga con la menor fricción posible. Y ahí hay una piedra en el camino: la carga rápida.

Ni frío, ni calor: el problema la carga rápida en las baterías de litio

Las baterías de litio convencionales se cargan y descargan a la misma temperatura. Es más, si nos centramos en la 'carga rápida', el rango de temperaturas se vuelve mucho más estrecho. Esto es así por buenos motivos.

Si se cargan rápidamente a temperaturas ambiente inferiores a 10 grados, este tipo de baterías se degradan. El comportamiento de los iones de litio cambia y acaban apilados en la superficie de los ánodos de carbono generando un revestimiento que reduce la capacidad de la celda.

Por otro lado, cargar las baterías en caliente mejora su eficiencia y se cargan más rápido, pero la evidencia nos dice que someter a las baterías a largos periodos de calor también acaba por degradarlas. Eso, siendo generosos, nos ata una mano a la espalda de cada a desarrollar sistemas de carga rápida realmente eficaces.

Una solución intermedia

Los investigadores de PennState y el Departamento de Energía de EEUU se preguntaron si había alguna forma de combinar ambos mundos. Y mientras hacían pruebas se dieron cuenta de que si las baterías se calentaban hasta los 60 grados para luego enfriarse rápidamente, se evitaba tanto la generación de revestimiento de litio como la degradación por calor.

Y de paso, "demostramos que podemos cargar un vehículo eléctrico en diez minutos para un rango de 300 y 500 kilómetros", explicaba Chao-Yang Wang, director del Electrochemical Engine Center de la Penn State. "Y podemos hacer esto manteniendo 2.500 ciclos de carga, o el equivalente a medio millón de millas de viaje".

Esto parece una locura. "Llevar esta batería al extremo de 60 grados Celsius está prohibido en el mundo de las baterías. Es demasiado alto y se considera un peligro para los materiales y acortaría drásticamente la duración de la batería", explicaba. Lo importante era, pues, encontrar un diseño de batería que permitiera hacer esas dos cosas lo suficientemente rápido.

En su modelo, publicado en Joule, la batería está equipada con una estructura de níquel autocalentable que alcanza la temperatura deseada en menos de treinta segundos. Más tarde, el sistema de refrigeración integrado en el automóvil ayuda a recuperar una temperatura adecuada para su uso en temperaturas estándar.

Imagen | Penn State