Los propietarios de vehículos eléctricos pronto podrán llegar a una estación de servicio, enchufar su automóvil, ir al baño, tomar una taza de café y, en 10 minutos, conducir con una batería completamente cargada, según un equipo de investigadores de la Universidad Penn State.
"Demostramos que podemos cargar un vehículo eléctrico en diez minutos para un rango de 200 a 300 millas", dijo Chao-Yang Wang, profesor de ingeniería química y profesor de ciencia e ingeniería de materiales en Penn State. "Y podemos hacer esto manteniendo 2.500 ciclos de carga, o el equivalente a medio millón de millas de viaje".
Las baterías de ion-litio se degradan cuando se cargan rápidamente a temperaturas ambiente inferiores a 10° C porque, en lugar de que los iones de litio se inserten suavemente en los ánodos de carbono, el litio se deposita en picos en la superficie del ánodo. Este revestimiento de litio reduce la capacidad de la celda, pero también puede causar picos eléctricos y condiciones de batería inseguras.
Las baterías calentadas por encima del umbral de revestimiento de litio, ya sea por calentamiento externo o interno, no exhibirán revestimiento de litio.
Los investigadores habían desarrollado previamente su batería para cargar a 10° C en 15 minutos. La carga a temperaturas más altas sería más eficiente, pero largos períodos de alto calor también degradan las baterías. "La carga rápida es la clave para permitir la introducción generalizada de los vehículos eléctricos", dijo Wang.
Wang y su equipo se dieron cuenta de que si las baterías pudieran calentarse hasta 60° C durante solo 10 minutos y luego enfriarse rápidamente a temperatura ambiente, no se formarían picos de litio y tampoco se produciría la degradación del calor de la batería.
"Llevar esta batería al extremo de 60 grados Celsius está prohibido en el ámbito de la batería", dijo Wang. "Es demasiado alto y se considera un peligro para los materiales y acortaría drásticamente la duración de la batería".
El enfriamiento rápido de la batería se lograría utilizando el sistema de enfriamiento diseñado en el automóvil, explicó Wang. La gran diferencia de 60° C a aproximadamente 24° C también ayudará a aumentar la velocidad de enfriamiento.
"La tendencia de 10 minutos es para el futuro y es esencial para la adopción de vehículos eléctricos porque resuelve el problema de ansiedad por el alcance", dijo Wang.
La batería de autocalentamiento utiliza una fina lámina de níquel con un extremo conectado al terminal negativo y el otro extendiéndose fuera de la celda para crear un tercer terminal. Un sensor de temperatura conectado a un interruptor hace que los electrones fluyan a través de la lámina de níquel para completar el circuito. Esto calienta rápidamente la lámina de níquel a través del calentamiento por resistencia y calienta el interior de la batería.
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