Título: Adiós a los problemas de la carga de los coches eléctricos en frío: esta solución es un 500% más rápida
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La carga de los coches eléctricos se ha convertido en uno de los principales obstáculos para los conductores que realizan la transición de vehículos de combustión interna a automóviles eléctricos. A diferencia del repostaje de gasolina, que es un proceso relativamente rápido, la recarga de un coche eléctrico puede ser considerablemente más lenta, incluso en estaciones de carga rápida de alta potencia. Esta dificultad se acentúa durante el invierno, cuando las temperaturas descienden drásticamente.
En este contexto, investigadores de la Universidad de Michigan han presentado un estudio que ofrece una solución innovadora capaz de incrementar la velocidad de carga de las baterías hasta un 500%. La investigación responde a una creciente preocupación en Estados Unidos, donde encuestas recientes indican una disminución en la popularidad de los vehículos eléctricos (EV). Según datos actuales, el porcentaje de personas que consideran probable o muy probable la compra de un coche eléctrico ha bajado del 23% en 2023 al 18% en 2024. Además, un 63% de los encuestados afirma que es muy poco probable que su próximo vehículo sea de cero emisiones.
Entre las razones que alimentan esta resistencia se encuentran la reducción de la autonomía en invierno y la lentitud en el proceso de carga. El profesor asociado de ingeniería mecánica y ciencia e ingeniería de materiales de la U-M, Neil Dasgupta, explica: “Cargar la batería de un vehículo eléctrico puede tardar entre 30 y 40 minutos, incluso en condiciones de carga rápida, y ese tiempo puede aumentar a más de una hora en invierno. Este es el problema que queremos abordar”.
Las baterías actuales de los vehículos eléctricos operan mediante el movimiento de iones de litio a través de un electrolito líquido. Sin embargo, a bajas temperaturas, este movimiento se ralentiza, lo que causa una disminución tanto en la potencia como en la velocidad de carga, además de afectar la autonomía del vehículo. Para contrarrestar este efecto, los fabricantes suelen aumentar el grosor de los electrodos en las celdas de la batería, lo que, aunque mejora la eficiencia, dificulta el acceso de los iones de litio y, en consecuencia, afecta la rapidez del proceso de carga.
El equipo de investigación liderado por Dasgupta había logrado avances significativos al crear vías de aproximadamente 40 micras en el ánodo mediante láseres, facilitando así el movimiento de los iones de litio y promoviendo una carga más uniforme. Sin embargo, este método seguía siendo ineficaz en temperaturas bajas debido a la formación de una capa química en la superficie del electrodo, que inhibe la carga completa de la batería.
El investigador principal, Manoj Jangid, señala que “ese recubrimiento impide que se cargue todo el electrodo, lo que reduce aún más la capacidad energética de la batería”. Para mitigar este problema, el equipo aplicó un recubrimiento de un material vítreo de borato-carbonato de litio de aproximadamente 20 nanómetros de espesor. Esta innovación resultó en un desempeño excepcional: las baterías de iones de litio tratadas de esta manera pueden cargarse un 500% más rápido a temperaturas de hasta -10 °C y mantienen el 97% de su capacidad tras 100 ciclos de carga rápida en condiciones frías.
Este avance representa un progreso significativo que podría cambiar la percepción de los coches eléctricos en climas fríos. Además, es importante destacar que los propietarios de vehículos eléctricos tienden a optar por cargas lentas en lugar de rápidas, lo que contribuye a la durabilidad de las baterías a lo largo del tiempo.
El doctor en ingeniería mecánica y coautor del estudio, Tae Cho, enfatiza que “gracias a la sinergia entre las arquitecturas 3D y la interfaz artificial, este trabajo puede abordar simultáneamente el trilema de la carga rápida a baja temperatura para la conducción de largo alcance”.
Por último, Dasgupta resalta que una de las ventajas de este nuevo sistema es su fácil implementación, sin la necesidad de realizar cambios drásticos en los procesos de producción actuales. “Consideramos que este enfoque podría ser adoptado por los fabricantes de baterías de
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