Híbridos y Eléctricos

UNIVERSIDAD ESTATAL DE PENSILVANIA

Alta densidad y carga ultrarrápida: así es la nueva batería que se carga en 10 minutos

Un equipo de ingenieros de la Universidad Estatal de Pensilvania está trabajando en el desarrollo de baterías para vehículos eléctricos que se cargan en tan solo 10 minutos y ofrecen una alta densidad energía.

bateria alta densidad carga rapida 10 minutos pensilvania-portada
Un equipo de ingenieros de la Universidad Estatal de Pensilvania está trabajando en baterías para vehículos eléctricos que se pueden cargar en tan solo 10 minutos.

La tecnología que rodea a las baterías es un campo de investigación que se está acelerando a un ritmo vertiginoso. Gran parte de ella se lleva a cabo en instituciones y universidades que se enfocan en el desarrollo de diferentes enfoques. Este es el ejemplo de la Universidad Estatal de Pensilvania, donde los científicos han estado buscando durante varios años los límites de una tecnología de baterías revolucionaria para la que, al parecer, recientemente han logrado un gran avance: tiempos de carga de 10 minutos y alta densidad energética.

El desarrollo es obra de un equipo de ingenieros dirigido por Chao-Yang Wang, que ha ido dando pequeños pasos pero significativos pasos en los últimos años. En 2016, el equipo desarrolló un sistema de autorregulación de temperatura que abordaba el problema del bajo rendimiento de las baterías de litio en climas fríos. Se basaba en una lámina de níquel que calentaba rápidamente la batería en condiciones de frío extremo, lo que le permitía seguir funcionando correctamente.

En 2019, la investigación llevada a cabo por la Universidad de Pensilvania empleaba una estructura de níquel que se precalentaba en menos de treinta segundos para recargar la batería a altas temperatura y descargarla a temperaturas más frías, evitando la formación de las dendritas del ánodo.

El mismo equipo de científicos utilizó este método para demostrar la recarga de un prototipo de batería de litio en unas condiciones de muy alta temperatura que normalmente provocarían su deterioro. La batería se calentó rápidamente, en solo 30 segundos, mediante el uso de una fina lámina de níquel a través de la cual pasan los electrones antes de volver a enfriarse inmediatamente. Esto método no provocó que la batería se deteriorara, y al mismo tiempo permitió que se beneficiara de una carga más rápida proporcionada por las altas temperaturas. Según este estudio, la batería de un vehículo eléctrico podía recargarse por completo en menos de 10 minutos, y recuperar una autonomía de 300 kilómetros en ese tiempo.

La investigación de Penn State ha ceado una batería con Modulación de temperatura asimétrica
La investigación de Universidad de Pensilvania creó en 2019 una batería con Modulación de temperatura asimétrica: durante la descarga la temperatura de las celdas se mantiene fría, lo que permite aumentar la vida útil de la batería y aprovechar toda su capacidad.

En un estudio publicado recientemente, los científicos que han estado trabajando en esta tecnología lograron combinar esos cortos tiempos de recarga en un nuevo prototipo de batería con una mayor densidad de energía. En este caso, el elemento calefactor de lámina de níquel se usa una vez más para facilitar tiempos de carga más rápidos. La versión más reciente de esta batería tiene una densidad de energía de 265 Wh/kg, lo que mejora los 209 Wh/kg de la versión anterior. Según los científicos, esta densidad de energía y el tiempo de carga rápido son una combinación sin precedentes que puede presentar algunas oportunidades de diseño interesantes para los vehículos eléctricos.

Las baterías se pueden cargar al 70 % en solo 11 minutos. Con una mínima degradación durante 2.000 ciclos de carga y descarga, y según los investigadores, estas cifras equivalen a una vida útil de 800.000 kilómetros cargando en estaciones de alta potencia. Esta nueva tecnología de baterías reducirá el coste de las baterías, las hará más compactas, más densas energéticamente y aumentará su vida útil en los vehículos.

Actualmente, la tecnología se encuentra todavía en sus primeras etapas de desarrollo, por lo que habrá que esperar unos años más antes de comenzar a verla implementada en vehículos comerciales. Además, esta tecnología se encuentra con otro obstáculo del que no depende: el desarrollo de la infraestructura de carga que facilitar el acceso a ella

Conversaciones: