Los autos eléctricos podrían cargarse en 10 minutos con un nuevo tipo de batería

por Ruby Prosser Scully

Yang Wang Group

Los propietarios de vehículos eléctricos pronto podrán cargar completamente sus automóviles en solo 10 minutos, gracias a un nuevo diseño que calienta la batería para aumentar la velocidad de reacción.

Uno de los mayores obstáculos para usar autos eléctricos es el tiempo que toma recargar la batería en comparación con el llenado de gasolina. Por lo tanto, la clave para hacer que los autos eléctricos sean más atractivos comercialmente es el desarrollo de baterías que pueden alcanzar el 80% de carga, o un rango de aproximadamente 300 km, en 10 minutos, explica Chao-Yang Wang de Penn State University.

Pero esto requiere que las baterías absorban rápidamente 400 kilovatios, lo que no pueden hacer los que están actualmente en el mercado. Cuando las baterías se cargan rápidamente, durante el cual los iones de litio se mueven del electrodo positivo al electrodo negativo, el litio tiende a formarse en la superficie de los depósitos de electrodos en forma de placas que probablemente reduzcan la duración. de duración de la batería.

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Wang y sus colegas pensaron que podrían minimizar este problema calentando primero la batería a una temperatura demasiado alta para permitir la formación de placas de litio.

Para probar esto, tomaron una batería industrial disponible en el mercado e insertaron láminas de níquel del orden de un micrón en una pila de capas de electrodos. Esta estructura permite que el electrodo se caliente en menos de 30 segundos, creando así las condiciones para que los iones se muevan rápidamente en el electrodo negativo sin causar ningún recubrimiento en su superficie.

Luego probaron la función de la celda cuando se cargaron a 40 ° C, 49 ° C o 60 ° C, y compararon su rendimiento con el de una batería de control que se carga a 20 ° C.

Descubrieron que a 20 ° C, la batería podía mantener una carga rápida durante solo 60 ciclos antes de que el recubrimiento de litio causara problemas que redujeran significativamente el rendimiento. Por el contrario, calentar el electrodo a 60 ° C permitió que la batería se recargara durante 2.500 ciclos sin formar un revestimiento de litio que limita el rendimiento. Eso equivale a 14 años de uso o aproximadamente 750,000 kilómetros de vida, dice Wang.

Esto pone en duda la vieja idea de que las baterías de litio no deben cargarse a altas temperaturas, ya que esto las degradaría. En cambio, los resultados sugieren que los beneficios de una breve explosión de alta temperatura superan con creces las desventajas, explica Wang.

El equipo de Wang espera impulsar aún más el diseño y crear una batería capaz de recargarse en cinco minutos.

Referencia del diario: joule, DOI: 10.1016 / j.joule.2019.09.021