Foto: Marcin Szczepanski, Michigan Engineering
Cargar su EV en el clima helado pronto podría volverse dramáticamente más rápido, gracias a un gran avance de los ingenieros de la Universidad de Michigan.
Neil Dasgupta, profesor asociado de Ingeniería Mecánica e Ingeniería e Ingeniería de Materiales y el autor correspondiente de un estudio publicado en Joule, y su equipo ha desarrollado una innovadora estructura de baterías y un recubrimiento que puede aumentar las velocidades de carga de la batería de iones de litio por un enorme 500%, incluso a temperaturas frígidas tan bajas como 14F (-10C). “Cargar una batería EV lleva de 30 a 40 minutos incluso para una carga rápida agresiva, y ese tiempo aumenta a más de una hora en el invierno”, explicó Dasgupta. “Este es el punto de dolor que queremos abordar”.
El clima helado ha sido tradicionalmente duro en las baterías de EV porque ralentiza el movimiento de los iones de litio, lo que resulta en velocidades de carga más lentas y una reducción de la batería. Los fabricantes de automóviles han intentado engrosar electrodos de batería para extender el rango de conducción, pero esto hace que parte del litio sea difícil de acceder, lo que hace que la carga sea aún más lenta.
Anteriormente, el grupo de Dasgupta aceleraba la carga de la batería con láseres para tallar vías de alrededor de 40 micras de tamaño en el ánodo de grafito. Esto permitió que los iones de litio llegaran más profundamente en la batería más rápidamente. Sin embargo, el rendimiento del clima frío aún se retrasó porque una capa química se formó en los electrodos, bloqueando los iones. Dasgupta compara esta barrera para “tratar de cortar mantequilla fría”, haciendo que la carga sea ineficiente.
Para resolver esto, el equipo cubrió la batería con un material delgado y vidrioso hecho de carbonato de borato de litio, solo 20 nanómetros de espesor, lo que evitó que se formara la capa química problemática. Combinado con los canales microscópicos, los resultados fueron innovadores: las baterías modificadas conservaron el 97% de su capacidad incluso después de 100 ciclos de carga rápida en temperaturas de congelación.
“Imaginamos este enfoque como algo que los fabricantes de baterías de EV podrían adoptar sin cambios importantes en las fábricas existentes”, señaló Dasgupta. “Por primera vez, hemos mostrado una vía para lograr simultáneamente una carga rápida extrema a bajas temperaturas, sin sacrificar la densidad de energía de la batería de iones de litio”.
Esta innovación podría abordar una de las mayores preocupaciones con compradores potenciales de EV.
La nueva tecnología de batería se está acercando a la comercialización, respaldada por el centro de innovación de transporte avanzado de Investigación y Comercialización de Investigación Michigan de Michigan Development Corporation (MTRAC). Los dispositivos de investigación se construyeron en el laboratorio de baterías de U-M y se estudiaron con ayuda del Centro de Michigan para la caracterización de los materiales.
UM Innovation Partnerships ayudó al equipo a solicitar patentes, y Arbor Battery Innovations ha licenciado la tecnología para la implementación del mercado. Dasgupta y la Universidad de Michigan tienen participaciones financieras en Innovaciones de Batterías Arbor.
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