¿Una innovación revolucionaria para los coches eléctricos?

La ansiedad por la autonomía es uno de los mayores obstáculos para la adopción de los vehículos eléctricos, debido en gran parte al largo tiempo que se tarda en recargarlos. Pero un nuevo enfoque puede dar a una batería suficiente energía, en poco más de 10 minutos, para recorrer 320 kilómetros.

La tecnología de las baterías es el mayor obstáculo para la adopción generalizada de los vehículos eléctricos, porque los dispositivos actuales ofrecen menos autonomía por kilo que los de gasolina y tardan bastante más en recargar. Aunque esto no es un problema para la conducción diaria, sí que desalienta los viajes de larga distancia, lo que puede desanimar a los nuevos compradores. 

La respuesta de los fabricantes de automóviles ha sido introducir cada vez más baterías en sus vehículos, pero esto tiene desventajas obvias. En primer lugar, encarece los coches y aumenta el peso que hay que transportar. También aumenta la demanda de las materias primas necesarias para fabricar baterías de iones de litio, cuyas cadenas de suministro se ven cada vez más tensionadas.

Pero los investigadores de la Universidad Estatal de Pensilvania y una empresa de nueva creación con sede en dicha universidad han dado con una posible solución al problema. Han descubierto que añadiendo un poco de calor pueden cargar las baterías mucho más rápidamente, lo que podría reducir la ansiedad por la autonomía y permitir a los fabricantes de automóviles reducir el tamaño de los paquetes de baterías de sus vehículos. 

Añadiendo un poco de calor pueden cargar las baterías mucho más rápidamente, lo que podría reducir la ansiedad por la autonomía y permitir a los fabricantes de automóviles reducir el tamaño de los paquetes de baterías de sus vehículos

"Las baterías más pequeñas y de carga más rápida reducirán drásticamente el coste de las baterías del coche, así como el uso de materias primas críticas como el cobalto, el grafito y el litio, lo que permitirá la adopción masiva de coches eléctricos más asequibles", afirma en un comunicado de prensa el director del estudio, Chao-Yang Wang, de Penn State.

No es ningún secreto que temperaturas más altas ayudan a que las baterías se carguen más rápido. Son de naturaleza química, y calentarlas acelera las reacciones de carga y descarga. Pero también pueden dañarse si se sobrecalientan, y mantenerlas constantemente a la temperatura adecuada ha resultado complicado.

Hasta ahora, la mayoría de los esfuerzos se han basado en sistemas externos de calefacción y refrigeración, pero estos añaden mucho volumen y tienden a consumir una cantidad considerable de energía. La innovación de los investigadores, descrita en un reciente artículo en Nature, consiste en añadir un componente adicional a las baterías: una lámina de níquel de unos pocos micrómetros de grosor entre los electrodos apilados de cada célula. 

La innovación de los investigadores consiste en incorporar un componente adicional a las baterías: una lámina de níquel de unos pocos micrómetros de grosor entre los electrodos apilados de cada célula

Esta lámina ultrafina se utiliza como elemento calefactor que, cuando se hace pasar una corriente a través de ella, hace que la célula se caliente hasta los 65° celsius en aproximadamente un minuto. Esta temperatura se mantiene durante la carga, pero la célula se enfría rápidamente hasta alcanzar la temperatura ambiente en cuanto se desconecta la corriente.

Cuando probaron su método, los investigadores comprobaron que podían cargar una batería de 265 Watts/h al 70% en 11 minutos. También demostraron que el calentamiento de la batería no afectaba seriamente a su vida útil, ya que duraba 2.000 ciclos de carga, lo que proporcionaría suficiente energía para recorrer más de 800.000 millas durante su vida útil.

La célula se enfría rápidamente hasta alcanzar la temperatura ambiente en cuanto se desconecta la corriente

Aunque todavía habrá que trabajar para convertir este prototipo en algo que los fabricantes de automóviles puedan utilizar, la tecnología ya se está comercializando a través de una empresa llamada EC Power Group. Si lo consiguen, podrían significativamente cambiar la forma en que se construyen los futuros vehículos eléctricos.

Hoy en día, un vehículo eléctrico típico de larga distancia viene con un paquete de baterías de 120 kilovatios/hora que tarda una hora en recargarse. Con esta tecnología de carga rápida se podría sustituir la batería por otra con la mitad de tamaño, y que se cargue en solo 10 minutos, manteniendo tiempos de viaje en trayectos largos similares a los coches de gasolina. Si consiguen comercializar su tecnología de carga rápida, podría desempeñar un papel importante en la generalización de los vehículos eléctricos

Además, teniendo en cuenta que gran parte del coste de un vehículo eléctrico se debe a las baterías, esto podría suponer una solución atractiva tanto para los fabricantes de automóviles como para sus clientes. Si los investigadores consiguen comercializar su tecnología de carga rápida, podría desempeñar un papel importante en la generalización de los vehículos eléctricos.

Edd Gent para Singularity Hub.

Artículo publicado en octubre de 2022.