Carga de vehículos eléctricos en 10 minutos

01.11.2019

Chao-Yang Wang Lab, Penn State

En una batería, los iones fluyen del cátodo al ánodo, lo que resulta en una carga de energía positiva para la unidad.

Los propietarios de vehículos eléctricos pronto podrán entrar a una estación de servicio, enchufar su auto, ir al baño, tomar una taza de café y en 10 minutos, salir con la batería completamente cargada, de acuerdo con un equipo de ingenieros.

"Demostramos que podemos cargar un vehículo eléctrico en diez minutos por un rango de 200 a 300 millas", dijo Chao-Yang Wang, presidente de la Cátedra William E. Diefenderfer de ingeniería mecánica, profesor de ingeniería química y profesor de ciencia e ingeniería de materiales, y director del Centro de Motores Electroquímicos de Penn State. "Y podemos hacerlo manteniendo 2.500 ciclos de carga, o el equivalente a medio millón de millas de viaje."

Las baterías de iones de litio se degradan cuando se cargan rápidamente a temperaturas ambiente inferiores a 50 grados Fahrenheit porque, en lugar de que los iones de litio se inserten suavemente en los ánodos de carbono, el litio se deposita en picos en la superficie del ánodo. Este revestimiento de litio reduce la capacidad de la celda, pero también puede causar picos eléctricos y condiciones inseguras de la batería.

Las baterías calentadas por encima del umbral del litio, ya sea por calentamiento externo o interno, no exhibirán el litio.

Los investigadores habían desarrollado previamente su batería para cargar a 50 grados F en 15 minutos. La carga a temperaturas más altas sería más eficiente, pero los largos períodos de calor elevado también degradan las baterías.

"La carga rápida es la clave para permitir la introducción generalizada de los vehículos eléctricos", dijo Wang.

Wang y su equipo se dieron cuenta de que si las baterías se calentaban a 140 grados Fahrenheit durante sólo 10 minutos y luego se enfriaban rápidamente a la temperatura ambiente, no se formarían picos de litio y tampoco se produciría la degradación térmica de la batería. Ellos reportan sus resultados en la edición de Joule (30 de octubre).

"Llevar esta batería al extremo de 60 grados centígrados (140 grados F) está prohibido en la arena de la batería", dijo Wang. "Es demasiado alto y se considera un peligro para los materiales y acortaría drásticamente la vida de la batería."

El rápido enfriamiento de la batería se lograría usando el sistema de enfriamiento diseñado en el auto, explicó Wang. La gran diferencia de 140 grados a unos 75 grados F también ayudará a aumentar la velocidad de enfriamiento.

"La tendencia de 10 minutos es para el futuro y es esencial para la adopción de los vehículos eléctricos porque resuelve el problema de la ansiedad de alcance", dijo Wang.

Además de la reducción de la ansiedad del alcance, el temor de quedarse sin energía sin manera o tiempo para recargarla, será, según Reuters, el establecimiento de 2.800 estaciones de carga en todo Estados Unidos, financiadas por la multa de más de 2.000 millones de dólares pagada por Volkswagen después de admitir haber hecho trampas con las emisiones de gasóleo. Estas estaciones de carga estarán en 500 lugares.

La batería de autocalentamiento utiliza una fina lámina de níquel con un extremo unido al terminal negativo y el otro extendiéndose fuera de la celda para crear un tercer terminal. Un sensor de temperatura conectado a un interruptor hace que los electrones fluyan a través de la lámina de níquel para completar el circuito. Esto calienta rápidamente la lámina de níquel a través del calentamiento por resistencia y calienta el interior de la batería.

Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.

The Pennsylvania State University

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