Investigadores de la Universidad de Stanford han ideado una nueva forma de hacer que los paquetes de baterías de iones de litio duren más y se deterioren menos con la carga rápida.
Su investigación muestra cómo la gestión activa de la cantidad de corriente eléctrica que fluye a cada célula de un paquete, en lugar de suministrar la carga de manera uniforme, puede minimizar el desgaste. Este enfoque permite que cada célula tenga una vida mejor y más larga.
La mayoría de los esfuerzos anteriores para alargar la vida útil de las baterías de los coches eléctricos se han centrado en mejorar el diseño, los materiales y la fabricación de las celdas individuales, partiendo de la premisa de que, como los eslabones de una cadena, un paquete de baterías es tan bueno como su celda más débil.
El nuevo estudio parte de la base de que los eslabones débiles son inevitables debido a la fabricación y a que algunas células se degradan más rápido que otras al estar expuestas a tensiones como el calor. Pero esto no debería hacer caer todo el paquete.
Si no se abordan adecuadamente, las heterogeneidades entre celdas pueden comprometer la longevidad, la salud y la seguridad de una batería e inducir un mal funcionamiento temprano de la misma. Nuestro enfoque iguala la energía de cada célula del pack, llevando todas las células al estado de carga final deseado de forma equilibrada y mejorando la longevidad del pack.
Simona Onori, profesora de Stanford y autora principal del estudio.
Los investigadores diseñaron minuciosamente un modelo informático de alta fidelidad del comportamiento de la batería que representaba con precisión los cambios físicos y químicos que tienen lugar en el interior de una batería durante su vida operativa.
Las simulaciones realizadas con el modelo sugieren que un pack de baterías moderno puede optimizarse y controlarse teniendo en cuenta las diferencias entre sus celdas constituyentes. El equipo prevé que su modelo se utilice para guiar el desarrollo de sistemas de gestión de baterías en los próximos años que puedan implantarse fácilmente en los diseños de vehículos existentes.
Hasta donde sabemos, ningún estudio anterior ha utilizado el tipo de modelo de batería de alta fidelidad y de escala temporal que hemos creado.
Simona Onori
Según los investigadores, las simulaciones iniciales sugieren que las baterías gestionadas con la nueva tecnología podrían soportar al menos un 20% más de ciclos de carga y descarga, incluso con cargas rápidas frecuentes, que suponen un esfuerzo adicional para la batería.
Además de los vehículos eléctricos, Onori dijo que prácticamente cualquier aplicación que «estrese mucho el paquete de baterías«, por ejemplo, los aviones no tripulados, podría ser un buen candidato para una mejor gestión informada por los nuevos resultados. Sin embargo, hay otras aplicaciones para las baterías de iones de litio, como la aviación general y el almacenamiento a gran escala de energía renovable.
Las baterías de iones de litio ya han cambiado el mundo de muchas maneras. Es importante que saquemos todo el partido posible a esta tecnología transformadora y a sus sucesoras venideras.
Simona Onori
Vía stanford.edu
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