Los expertos acaban de descubrir cómo cargar rápidamente las baterías de los vehículos eléctricos

Wvamos a necesitar minar un enorme cantidad de metales como el cobalto y litio para electrificar los automóviles del mundo. Pero las cosas serían más fáciles si las baterías de los automóviles no tuvieran que ser tan grandes.

En gran medida, los fabricantes de automóviles que construyen la próxima generación de vehículos eléctricos (VE) están compitiendo en rango, colocando baterías grandes y potentes en sus autos para que puedan viajar más lejos entre cargas. Eso significa extraer y refinar más minerales para construir esos más grandes. coches, y por tanto un mayor impacto en el paisaje, y una mayor huella ambiental. La razón de todo esto es que las baterías de los vehículos eléctricos no se cargan muy rápido, por lo que se supone que las personas solo comprarán automóviles que puedan conducir durante mucho tiempo sin el inconveniente de una larga parada de carga. Pero ese paradigma podría estar a punto de cambiar.

Un EV típico tarda alrededor de 30 minutos o más en cargarse con un cargador rápido de CC de alta potencia. Pero hoy los investigadores de la Universidad Estatal de Pensilvania publicó un estudio en Naturaleza revelando que han desarrollado una batería EV que, de manera crucial, puede cargar hasta aproximadamente el 70% de su capacidad en aproximadamente 10 minutos. La tecnología puede funcionar para cualquier tamaño de batería, pero quizás el mayor beneficio es que permitirá a los fabricantes de automóviles vender vehículos eléctricos con baterías más pequeñas sin provocar la ansiedad de los consumidores por la autonomía. Cuanto más rápido pueda cargarse una batería, menos necesidad habrá de grandes paquetes de baterías de largo alcance, ya que parar para cargar será un inconveniente no menor que ir a una gasolinera. Y los paquetes de baterías más pequeños también significan vehículos eléctricos más baratos.

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“Ahora, en esencia, puede usar mucha menos materia prima y reducir un tremendo [amount of] emisiones de carbono de la fabricación de esas baterías”, dice Chao-Yang Wang, profesor de ciencia e ingeniería de materiales en Penn State, y autor principal del estudio. También es el fundador y CTO de EC Power, una empresa de tecnología de baterías que colaboró ​​con los investigadores en el estudio. La compañía está construyendo una fábrica en Pensilvania para comenzar a producir en masa las baterías; dicen que la tecnología estará disponible comercialmente en unos dos años.

Wang es una especie de rareza en el mundo de la ingeniería de baterías: ha estado en el campo desde principios de la década de 1990, contribuyendo con su trabajo en el innovador EV1 de GM, y sus artículos que se remontan a décadas han sido referenciados por cientos de otros estudios. Hace unos siete años, Wang y su equipo comenzaron a investigar la cuestión de cómo hacer que las baterías se cargaran más rápido. Probaron varios enfoques, incluidos métodos para modular la energía de alimentación de corriente eléctrica en la batería, pero finalmente descartaron esa opción.

Otro método potencial involucraba calor. Las baterías usan reacciones químicas para almacenar energía, y esas reacciones son susceptibles a la temperatura. Cuando hace frío, esas reacciones se ralentizan, que es una de las razones por las que la autonomía de los vehículos eléctricos puede sufrir en clima frío. Wang y su equipo comenzaron a buscar hacer lo contrario, viendo si al calentar los componentes esenciales a la temperatura adecuada (alrededor de 176 °F en sus últimos modelos) podían estimular esas reacciones para que funcionaran más rápido. Al final resultó que, el enfoque funcionó mejor de lo que podrían haber esperado. “El modelado volvió a ser asombroso”, dice Wang.

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Llevó alrededor de un año y medio terminar de completar las simulaciones electroquímicas y térmicas para el enfoque del calor, por ejemplo, para ver si calentar los componentes de la batería haría que se desgastaran más rápido. Para 2017, estaban construyendo modelos de prueba. Su enfoque consistía en enterrar láminas delgadas de lámina de níquel dentro de una batería, lo que podría calentar los componentes internos a la temperatura adecuada durante la carga, ayudándolos a absorber la electricidad de manera más eficiente, sin, por supuesto, sobrecalentar la batería y crear un riesgo de incendio. “La tecnología de baterías se ha quedado atrás y su problema de carga rápida ha sido un desafío de larga data”, dice Wang. “Solo ahora, estamos comenzando a descifrar el código”.

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