Logran una batería de litio-carbono que se carga sólo en 90 segundos

Mahle Powertrain y Allotrope Energy han presentado una nueva tecnología de batería que ofrece una recarga ultrarrápida junto con una buena densidad de potencia. Al combinar los beneficios de los supercondensadores y las baterías de iones de litio tradicionales, la nueva tecnología de litio-carbono permite entregar una carga completa en un tiempo similar al repostaje de un vehículo de combustión interna. Además, las celdas de Li-C están libres de metales de tierras raras, son totalmente reciclables y no son susceptibles a los eventos descontrolados.

"La ansiedad por la autonomía se cita a menudo como la principal barrera para la adopción de vehículos eléctricos, pero si la batería se puede recargar en el mismo tiempo que se tarda en repostar un vehículo con motor IC convencional, gran parte de esa preocupación desaparece", sugiere el Dr. Mike Bassett, MAHLE Jefe de Investigación de Powertrain.

“Con el auge de la economía a pedido, ha habido un rápido aumento en el uso de ciclomotores de gasolina para entregas urbanas, como comidas para llevar, y esto ha contribuido a problemas de calidad del aire en nuestras ciudades”, continuó Bassett. "La descarbonización de estas entregas ha resultado difícil hasta ahora sin mantener un stock de costosas baterías intercambiables o cambiar a un vehículo eléctrico más grande y pesado con un mayor consumo de energía".

Sin embargo, en un proyecto de colaboración con Allotrope Energy, Mahle Powertrain ha considerado cómo un ciclomotor eléctrico podría usarse como un vehículo de reparto urbano impulsado por una batería de litio-carbono de pequeña capacidad económica que podría recargarse entre paradas en tan solo 90 segundos.

La tecnología de litio y carbono de Allotrope Energy combina los beneficios de los supercondensadores y las baterías de iones de litio tradicionales para ofrecer una celda que se puede recargar rápidamente y, sin embargo, conserva una buena densidad de energía. La tecnología cuenta con un ánodo tipo batería de alta velocidad y un cátodo estilo condensador eléctrico de doble capa (EDLC) de alta capacidad, separados por un electrolito orgánico.

El resultado es una celda de batería que no sufre ninguno de los efectos de degradación térmica que experimentan las baterías tradicionales de litio. Su estabilidad, incluso a altas temperaturas, permite un suministro de alta corriente y una recarga rápida, todo sin la necesidad de una refrigeración externa compleja o sistemas elaborados de gestión de baterías.

Además, su cátodo de tipo condensador permite una vida útil de más de 100.000 ciclos, mucho mayor que las baterías convencionales, mientras que la eliminación de metales de tierras raras y la completa reciclabilidad del diseño lo hacen mejor para el medio ambiente tanto durante la producción como mucho después.

Como parte del proyecto, Mahle Powertrain investigó el escenario de un servicio de entrega de comida rápida en ciclomotores eléctricos en la ciudad con un alcance objetivo de 25 km. Una batería de iones de litio convencional de 500 Wh requeriría una recarga a mitad de turno que, incluso con un cargador rápido, llevaría más de 30 minutos. Además, la carga rápida regular reduce la vida útil de la batería hasta el punto de que probablemente deba reemplazarse cada año o dos.

Sin embargo, un paquete de litio-carbono podría recargarse a 20 kW en solo 90 segundos, lo que significa que se podría lograr una carga completa en el tiempo que demora la recolección de la siguiente entrega.

"Con la carga ultrarrápida, el tamaño de la batería se puede optimizar para adaptarse a los escenarios en los que se utilizará el vehículo, y eso conduce no solo a ahorros de peso sino también a reducciones de costos que reducen aún más las barreras a la descarbonización", señaló Bassett. .

“El verdadero desafío vino al diseñar la arquitectura eléctrica capaz de absorber tasas de carga tan altas”, dijo Bassett. "Además, sin sistemas de carga adecuados en el mercado que puedan ofrecer estas tarifas de carga desde un suministro nacional, creamos nuestro propio diseño a medida".

La solución que se le ocurrió al equipo de Bassett utiliza su propio acumulador de energía incorporado basado en condensadores para ofrecer una carga ultrarrápida de hasta 20 kW al aumentar la potencia de una conexión monofásica típica de 7 kW, lo que reduce el costo y la complejidad al tiempo que elimina la necesidad para costosas actualizaciones de conexión a la red eléctrica.