Ingenieros de la Universidad de Cornell han desarrollado una nueva batería de litio que se carga en cinco minutos, más rápido que cualquier batería similar en el mercado, manteniendo al mismo tiempo un rendimiento estable durante largos ciclos de carga y descarga. Este avance podría aliviar la "ansiedad por la autonomía" de los conductores que temen que los vehículos eléctricos no puedan recorrer largas distancias sin tomar tiempo para recargarse.
"La ansiedad por el alcance es una barrera más grande para la electrificación del transporte que otras barreras, como el costo y el rendimiento de la batería", dijo Lynden Archer, profesor de ingeniería y decano de la Escuela de Ingeniería de la Universidad de Cornell, quien supervisa el proyecto. "Si puedes cargar la batería de un vehículo eléctrico en cinco minutos, ya no necesitarás una batería con un alcance de 300 millas, puedes elegir una batería más pequeña, lo que puede reducir el costo de los vehículos eléctricos y permitir una adopción más amplia".
El artículo del equipo fue publicado recientemente en la revista Joule. El primer autor del artículo es Jin Shuo, estudiante de doctorado con especialización en ingeniería química y biomolecular.
Las baterías de iones de litio son una de las unidades de energía más utilizadas en vehículos eléctricos y teléfonos inteligentes. Las baterías son ligeras, fiables y relativamente eficientes energéticamente. Sin embargo, tardan horas en cargarse y carecen de la capacidad de soportar grandes picos de corriente.
Los investigadores han descubierto que el indio es un material particularmente prometedor para las baterías de carga rápida. El indio es un metal blando que se utiliza principalmente en la fabricación de recubrimientos de óxido de indio y estaño para pantallas táctiles y paneles solares.
Una nueva investigación muestra que el indio tiene dos características clave como ánodo de batería: una barrera de energía de migración extremadamente baja, que determina la velocidad de difusión de los iones en estado sólido, y una densidad de corriente de intercambio moderada, que está relacionada con la velocidad de reducción de los iones en el ánodo. La combinación de estas dos propiedades, difusión rápida y cinética de reacción superficial lenta, es crucial para una carga rápida y un almacenamiento a largo plazo.
"La innovación clave es que descubrimos un principio de diseño que permite que los iones metálicos en el ánodo de la batería se muevan libremente y encuentren la configuración correcta antes de participar en la reacción de almacenamiento de carga", dijo Archer. "El resultado final es que los electrodos se encuentran en un estado morfológico estable durante cada ciclo de carga. Por eso nuestras nuevas baterías de carga rápida pueden cargarse y descargarse una y otra vez durante miles de ciclos".
Esta tecnología, combinada con la carga inductiva inalámbrica en la carretera, reducirá el tamaño y el coste de las baterías, haciendo del transporte eléctrico una opción más viable para los conductores.
Sin embargo, esto no significa que los ánodos de indio sean perfectos o incluso prácticos. "Si bien este resultado es emocionante porque nos dice cómo conseguir baterías de carga rápida, el indio es pesado", dijo Archer. "Esto brinda una oportunidad para el modelado de química computacional, tal vez utilizando herramientas de inteligencia artificial generativa, para comprender qué otros materiales livianos tienen la misma química". Un número tan bajo de Damkler. Por ejemplo, ¿existen aleaciones metálicas que nunca hayamos estudiado que tengan las propiedades requeridas? Aquí es donde me siento seguro de que existe un principio general en funcionamiento que permite a cualquiera diseñar mejores ánodos de batería que logren velocidades de carga más rápidas que las de última generación".
Fuente compilada: ScitechDaily