Roman GłogulskiUn equipo de investigación liderado por Lynden Archer, profesor y decano de la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Cornell, ha desarrollado una batería de litio que puede cargarse por completo en solo cinco minutos. Este descubrimiento podría ayudar a resolver los problemas relacionados con el tiempo de carga de los vehículos eléctricos (EV) y aumentar su adopción.
Con los avances tecnológicos, el cargador comercial más rápido podía cargar la batería de un EV en no menos de 30 minutos. Aunque esto supone una mejora significativa en comparación con los ciclos de carga de ocho horas de un cargador doméstico estándar, aún se necesita un mayor desarrollo para la adopción masiva de EV.
El equipo de Archer había trabajado anteriormente en el problema de la carga de las baterías de iones de litio. Sin embargo, su enfoque se centraba en el movimiento de iones en electrolitos y su cristalización en ánodos metálicos. El equipo utilizó su conocimiento de estos procesos para desarrollar ánodos más seguros que ofrecieran almacenamiento a largo plazo.
Para desarrollar una batería con un tiempo de carga más rápido, el equipo adoptó un enfoque nuevo centrado en la cinética de las reacciones electroquímicas. Se centraron especialmente en un concepto llamado número de Damköhler, que mide la velocidad de reacción y la rapidez con la que un material se transporta al sitio de reacción.
El equipo buscó específicamente materiales con valores de Damköhler bajos, que tuvieran altas tasas de transporte, y descubrió que un metal blando llamado indio, conocido comercialmente como soldadura de baja temperatura, se podía utilizar para producir paneles solares de película delgada y pantallas táctiles.
Los investigadores encontraron que este metal tiene una barrera de migración de energía muy baja, lo que acelera el movimiento de los iones. Además, exhibe un buen intercambio de densidad de corriente, que es la velocidad de reducción de iones en el ánodo. La combinación de estos factores permite una carga rápida y un almacenamiento de energía a largo plazo.
«La innovación clave es el descubrimiento de un principio de diseño que permite a los metales de iones en el ánodo de la batería moverse libremente, encontrar la configuración correcta y luego participar en reacciones de almacenamiento de energía», dijo Archer.
«El resultado es que en cada ciclo de carga, el electrodo se mantiene en un estado morfológico estable. Esto es precisamente lo que le da a nuestras nuevas baterías la capacidad de carga y descarga rápidas a lo largo de miles de ciclos».
Los investigadores sugieren que combinar esta tecnología con cargadores inductivos inalámbricos podría ayudar a reducir el tamaño de las baterías requeridas en los vehículos, lo que lleva a reducciones de costos.
Sin embargo, también hay barreras que superar. El indio es un metal muy pesado y puede no ser adecuado para la producción de paquetes de baterías. El equipo está trabajando actualmente en la búsqueda de otros materiales ligeros que puedan cumplir el mismo papel que el indio.
La investigación fue publicada recientemente en la revista científica «Joule».
Sección de Preguntas Frecuentes (FAQ) basada en los principales temas e información presentada en el artículo:
1. ¿Qué problemas puede resolver el descubrimiento del equipo de investigación en relación con la carga de las baterías de litio?
El descubrimiento puede ayudar a resolver los problemas relacionados con el tiempo de carga de los vehículos eléctricos (EV) y aumentar su adopción.
2. ¿Cuánto tiempo se tarda en cargar una batería de EV utilizando el cargador comercial más rápido?
El cargador comercial más rápido tarda al menos 30 minutos en cargar una batería de EV, lo cual es una mejora significativa en comparación con un cargador doméstico estándar.
3. ¿Cuál es la base del enfoque del equipo de Archer para desarrollar baterías con tiempos de carga más rápidos?
El equipo se enfoca en la cinética de las reacciones electroquímicas y busca materiales con valores de Damköhler bajos, que tienen altas tasas de transporte y aceleran el movimiento de los iones.
4. ¿Qué materiales se encontraron como resultado de la búsqueda del equipo?
El equipo descubrió que el metal blando indio (conocido comercialmente como soldadura de baja temperatura) tiene una barrera de migración de energía baja, lo que acelera el movimiento de los iones y permite una carga rápida y un almacenamiento de energía a largo plazo.
5. ¿Cuáles son los beneficios potenciales de esta tecnología?
Combinar esta tecnología con cargadores inductivos inalámbricos puede ayudar a reducir el tamaño de las baterías requeridas en los vehículos, lo que lleva a reducciones de costos.
6. ¿Cuáles son las barreras actuales para implementar esta tecnología?
El indio es un metal muy pesado y puede no ser adecuado para la producción de paquetes de baterías. El equipo está buscando otros materiales ligeros que puedan cumplir el mismo papel que el indio.
Definiciones de los términos clave o lenguaje especializado utilizados en el artículo:
– Batería de litio: Un tipo de batería que utiliza tecnología de litio como portador de electricidad.
– Vehículos eléctricos (EV): Vehículos impulsados por energía eléctrica, generalmente alimentados por baterías o paquetes de baterías.
– Número de Damköhler: Una medida de la velocidad de una reacción química y la rapidez con la que un material se transporta al sitio de reacción.
– Electrodo: Un material eléctricamente conductor utilizado para introducir o recuperar cargas eléctricas en una batería.
– Migración de energía: El proceso de transferencia de energía a través de un material.
– Morfología: La estructura o forma de un electrodo de batería.
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– Facultad de Ingeniería de la Universidad de Cornell
– Revista científica «Joule»
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