Los científicos encuentran una manera de cargar las baterías de los vehículos eléctricos en 10 minutos o menos

A pesar de su creciente popularidad, muchos consumidores aún dudan en cambiar a vehículos eléctricos (EV) debido al tiempo que lleva cargar las baterías. A partir de ahora, cargar un EV de casi vacío a lleno lleva más tiempo que recargar un automóvil a gasolina. Sin embargo, esa diferencia de tiempo se está reduciendo, con nuevas y emocionantes investigaciones en camino.

Crédito de la imagen: Wikipedia Commons.

Los científicos del Laboratorio Nacional de Idaho están utilizando inteligencia artificial y aprendizaje automático para reducir los tiempos de carga sin dañar la batería. Han diseñado métodos de carga súper rápidos que pueden alimentar todo tipo de baterías en 10 minutos o menos, lo que, según ellos, podría impulsar la adopción de vehículos eléctricos y aumentar la confianza del consumidor.

“Hemos aumentado significativamente la cantidad de energía que puede entrar en una celda de batería en un corto período de tiempo. Actualmente, estamos viendo que las baterías se cargan a más del 90 por ciento en 10 minutos sin recubrimiento de litio ni rotura del cátodo”, dijo Eric Dufek, uno de los autores del estudio, en la reunión de otoño de la American Chemical Society (ACS) esta semana.

Los desafíos de la carga de vehículos eléctricos

Durante los primeros días, la mayoría de las personas cargaban sus vehículos eléctricos en casa o en el trabajo durante un período de varias horas. Sin embargo, la industria está evolucionando rápidamente y ahora se ha vuelto mucho más versátil. Con la implementación de cargadores rápidos en muchos países, los conductores tienen la opción de cargar sobre la marcha mientras compran alimentos, toman un café o recogen una receta.

Existen tres tipos principales de cargadores. El nivel 1, el más básico y el más lento, significa enchufar el automóvil a un tomacorriente de pared estándar. El nivel 2 se carga más rápido (alrededor de 5 a 6 horas en lugar de más de 20) y usa un circuito de 208-240 voltios. Y luego están los cargadores rápidos, que pueden entregar hasta 350 KW y cargar el 80 % de la batería en aproximadamente media hora. Es como usar Internet de fibra óptica en lugar de acceso telefónico.

Cargar las baterías que alimentan los vehículos eléctricos es un delicado acto de equilibrio. Los conductores quieren arrancar lo más rápido posible para volver a la carretera, pero con la tecnología actual, acelerar el proceso puede causar daños. Cuando se carga una batería, los iones de litio migran de un lado del dispositivo, llamado cátodo, al otro, llamado ánodo.

Hacer que los iones migren más rápido carga la batería más rápidamente. Pero a veces los iones no se mueven completamente hacia el ánodo. Esto puede hacer que el metal de litio se acumule, lo que luego desencadena una falla temprana de la batería o hace que el cátodo se desgaste y se agriete. Estos problemas reducirán la vida útil de la batería y el alcance efectivo del vehículo.

Una solución a esto sería adaptar el protocolo de carga para que pueda optimizar la velocidad y evitar daños a los diferentes tipos de diseños de baterías que existen. Sin embargo, el desarrollo de protocolos requiere una gran cantidad de datos sobre cómo los diferentes métodos afectan la vida útil, la eficiencia y la seguridad de las baterías, dijeron los investigadores del laboratorio de Idaho.

Con esto en mente, Dufek y su equipo comenzaron a usar técnicas de aprendizaje automático para incorporar datos de carga para crear protocolos de carga únicos. Al agregar información sobre la condición de muchos tipos de baterías durante sus ciclos de carga y descarga, el análisis de aprendizaje automático puede predecir la vida útil y cómo fallarían los diferentes diseños.

“La carga rápida es la clave para aumentar la confianza del consumidor y la adopción general de vehículos eléctricos”, dijo Dufek. “Permitiría que la carga del vehículo fuera muy similar a repostar en una gasolinera”.

Tener baterías cargadas a más del 90% en 10 minutos sin daños es una gran mejora con respecto a los métodos actuales, que, en el mejor de los casos, pueden hacer que un EV se cargue por completo en 30 minutos, dijo el equipo. Ahora, planean usar su modelo para ayudar a diseñar baterías que puedan someterse a una carga rápida, con el objetivo de que los vehículos eléctricos puedan “decir” a las estaciones de carga cómo alimentar sus baterías.

Esta investigación fue presentada en una reunión de la American Chemical Society.