¿Puede la carga superrápida de la batería reparar un coche eléctrico?

Isam Mudawar, un Profesor de Ingeniería Mecánica en la Universidad de Purdue, ha estado resolviendo emergencias relacionadas con el calor durante 37 años. A menudo siguen un patrón. Cualquiera que sueñe con una supercomputadora o nueva aviónica para un avión de combate eventualmente enfrentará el mismo problema: una electrónica fantástica llena de trillones de transistores genera enormes cantidades de calor. Así que los soñadores acuden a Mudawar, el hombre que estudia la gestión del calor para ganarse la vida. "El enfriamiento siempre parece ser lo último en lo que piensa la gente", dice.

Hace unos años, Ford se acercó a Mudawar con un problema más modesto: un cable de carga. Al igual que otros fabricantes de automóviles, Ford está en una carrera para ofrecer vehículos eléctricos de potencia rápida. Pero hay un problema con el movimiento más rápido de los electrones: lleva Si el objetivo es cargar su vehículo eléctrico durante, digamos, cinco minutos, esta corriente adicional, al encontrar resistencia, significa problemas con la temperatura dentro y fuera de la batería. En particular, el cable se convierte en un punto estrecho sobrecalentado.

Mudawar resuelve un problema que aún no existe. El Departamento de Energía de EE. UU. ha descrito que la llamada carga rápida "extrema" agrega 200 millas en 10 minutos. Esto está disponible con las estaciones de carga y los cables existentes, cuyas capacidades aún no se han agotado, en parte debido a sus propios problemas de calentamiento. Mientras tanto, el trabajo de Mudawar prevé un futuro en el que cargar un automóvil con electrones podría incluso rivalizar con la conveniencia de una bomba de gasolina.

Recientemente, la tendencia en los vehículos eléctricos es que cuanto más grande, mejor. Los fabricantes de automóviles ya apuntan a un alcance de 400 millas como antídoto contra la "ansiedad por el alcance", mientras electrifican elementos clave de las carreteras estadounidenses: Chevy Silverados, Ford F-150, Hummery. Autos enormes más requisitos de kilometraje enormes significan baterías completamente gigantes. No es sorprendente que esto tenga un compromiso: cargar estas baterías grandes requiere más tiempo. La opción más rápida podría ser una carga completa en 30 o 40 minutos del estado: cargadores de carretera de última generación, que representan alrededor del 5 por ciento de la carga de los vehículos eléctricos, según el DOE. Sin embargo, sobre todo, estos autos están diseñados para conductores que pueden enchufarse en casa y dejar que esta enorme batería se cargue durante la noche.

Combinar los dos es difícil, explica Ahmad Pesaran, un experto en almacenamiento de energía del Laboratorio Nacional de Energía Renovable. Una frase como "carga de cinco minutos" significa algo muy diferente si está cargando una batería de 200 kilovatios-hora, como la que se encuentra en el Hummer, contra la batería de 40 kWh en el Nissan Leaf. Estas baterías grandes necesitan mucha más energía y tienen barreras estructurales que dificultan la carga rápida. Esto probablemente requerirá nuevos cargadores y estrategias de batería, nuevos cables fantásticos, tal vez incluso actualizaciones en las líneas de transmisión que alimentan los cargadores para que puedan manejar el gran salto en la demanda. "Cuestiono la sabiduría de por qué deberíamos tener un alcance de 500 millas en un automóvil eléctrico, y también queremos una carga rápida en cinco minutos”, dice. "¿A dónde quieres ir? ¿Cuántas veces tienes que hacer eso?”, pero, añade, puede que sea inevitable.

Actualmente la mayoría de los coches no podemos aprovechar las estaciones de carga más poderosas que ya tenemos, dice Chao-Yang Wang, investigador de baterías en la Universidad Estatal de Pensilvania. Las razones están principalmente en la propia batería, especialmente en el fenómeno llamado recubrimiento de litio. Cuando las baterías se cargan hacia arriba, los iones de litio quedan atrapados dentro de un ánodo de grafito. En un intento de acumular más energía en las baterías, este material está diseñado para ser bastante grueso para que pueda contener más iones. Pero esto se convierte en un obstáculo para la carga. A medida que la corriente se vuelve más intensa, estos iones no pueden ingresar al grueso material del ánodo con la suficiente rapidez. Entonces, en cambio, se acumulan en su superficie como el litio metálico: se aplanan. Y una vez que eso sucede, no hay vuelta atrás. La batería pierde gradualmente el acceso a estos iones y, por lo tanto, pierde su capacidad de cargarse por completo.

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