Esta nueva tecnología puede cargar completamente un automóvil eléctrico en solo 10 minutos


Se llama “ ansiedad por el alcance '', y a menudo se señala como una de las razones clave por las que el consumo de los vehículos eléctricos con batería todavía no ha despegado.

En una palabra, ansiedad de rango es el temor de que la batería de un automóvil eléctrico no contenga suficiente energía para llevarlo a donde necesita ir, y las velocidades de carga ultra lentas de hoy (hasta una hora o potencialmente mucho más largo) realmente no ayudan al problema.

Sin embargo, lo que podría aliviar el problema es un nuevo tipo de tecnología de batería desarrollada por científicos de la Penn State University, que supera los cuellos de botella existentes para ofrecer una batería EV que solo lleva unos minutos para volver al 100 por ciento de carga.

"Demostramos que podemos cargar un vehículo eléctrico en 10 minutos para un rango de 200 a 300 millas". dice el ingeniero químico Chao-Yang Wang.

"Y podemos hacer esto manteniendo 2.500 ciclos de carga, o el equivalente a medio millón de millas de viaje".

Esa última parte es importante, porque las baterías EV, al igual que las de su teléfono inteligente o computadora portátil, son baterías de iones de litio, que tienen un número limitado de ciclos de carga / descarga antes de que se degraden más allá del punto de ser útiles.

Uno de los factores que pueden acelerar esa degradación es el calor (razón por la cual las compañías siempre le dicen que no permita que las baterías entren en sus dispositivos eléctricos personales). hace demasiado calor

, ya que puede acortar su vida útil general).

Esa desafortunada realidad también es un obstáculo para algo que el Departamento de Energía de EE. UU. Quiere lograr para las baterías EV: un estándar llamado carga extremadamente rápida (XFC), que el cuerpo espera permita que las baterías EV se puedan cargar completamente en un rango de 200 millas en menos de 10 minutos.

Según el equipo de Penn, su nuevo diseño de batería, si se escala, podría cumplir con este ambicioso objetivo tecnológico, gracias a una solución alternativa que evita uno de los mayores desafíos para lograr XFC.

"Una barrera crítica para XFC es el revestimiento de Li, que generalmente ocurre a altas velocidades de carga y deteriora drásticamente la vida útil y la seguridad de la batería", explican los investigadores en su nuevo papel

.

Lijado sucede cuando se forman depósitos de litio alrededor del ánodo de la batería durante la carga.

A pesar de que el alto calor es malo para las baterías de iones de litio, el aumento de las temperaturas durante períodos cortos en realidad parece dar como resultado menos recubrimiento de Li, revela la investigación del equipo.

"En el pasado, se creía universalmente que las baterías de iones de litio deberían evitar funcionar a altas temperaturas debido a la preocupación de las reacciones secundarias aceleradas". dice Wang.

"Este estudio sugiere que los beneficios de las placas de litio mitigadas a temperatura elevada con un tiempo de exposición limitado superan con creces el impacto negativo asociado con las reacciones secundarias exacerbadas".

Específicamente, los investigadores encontraron que las baterías calentadas temporalmente a 60 grados Celsius (140 grados Fahrenheit) durante los ~ 10 minutos durante los cuales se cargaron, podían alcanzar el estándar XFC teórico, mientras duraban unos 1.700 ciclos de carga.

Por el contrario, una batería de control no calentada en el experimento se degradó después de solo 60 ciclos. Si bien calentar una batería de iones de litio puede parecer poco convencional (y definitivamente no es algo que deberías probar en casa), entregó resultados aquí.

"Está prohibido llevar esta batería al extremo de los 60 grados centígrados en el ámbito de la batería". dice Wang.

"Es demasiado alto y se considera un peligro para los materiales y acortaría drásticamente la duración de la batería".

Sin embargo, en sus pruebas controladas, la técnica de calentamiento eliminó el revestimiento de Li, pero fue lo suficientemente corta como para evitar el desarrollo de otras formaciones dañinas en la batería llamadas crecimientos de interfase de electrolitos sólidos (SEI).

Pero el equipo aún no ha terminado. Ahora que han logrado efectivamente el objetivo de XFC, o al menos el componente de la batería, están analizando qué tipo de materiales podrían necesitar para cargar completamente una batería EV en solo 5 minutos.

Hasta luego, rango de ansiedad. Apenas te conocíamos.

Los hallazgos se informan en Joule.

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