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¿Cargar la batería de un automóvil en 5 minutos? Ese es el plan

¿Cargar la batería de un automóvil en 5 minutos?  Ese es el plan

Anna Tomaszewska, una ingeniera química del Imperial College de Londres que recientemente fue coautora de un artículo de revisión sobre baterías de iones de litio de carga rápida, dice que una posible solución al revestimiento de litio es agregar silicio al ánodo. El silicio es barato, abundante y puede cambiar la estructura cristalina del ánodo de tal manera que hace menos probable el recubrimiento de litio. “El silicio ha sido particularmente popular entre los fabricantes porque también puede mejorar la capacidad energética de la batería”, agrega Tomaszewska.

De hecho, muchas empresas, incluida Tesla, han agregado silicio u óxido de silicio a los ánodos de grafito para exprimir algo más de energía de sus celdas de iones de litio. Pero Enevate, una empresa de almacenamiento de energía con sede en el sur de California, quiere eliminar el grafito del panorama. Durante los últimos 15 años, la compañía ha estado perfeccionando un XFC, o una batería de iones de litio de carga extremadamente rápida con un ánodo de silicio puro.

A principios de este año, los investigadores de la compañía anunciaron que su última generación de baterías podría cargarse al 75 por ciento en solo cinco minutos, sin sacrificar la densidad de energía. “Podemos tener una carga rápida sin perder densidad de energía porque estamos usando un enfoque económico de silicio puro”, dice Ben Park, fundador y director de tecnología de Enevate.

Las empresas de baterías son bien conocidas por anunciar avances en el rendimiento de las celdas experimentales que nunca llegan al mercado. Pero lo que distingue a la tecnología de Enevate, según Jarvis Tou, vicepresidente ejecutivo de la compañía, es que el material de su ánodo se puede integrar fácilmente en los procesos de fabricación de baterías existentes. Tou dice que Enevate ya está en conversaciones con los fabricantes de iones de litio para comenzar a integrar el ánodo de Enevate en baterías comerciales. Las primeras aplicaciones para las baterías de carga rápida serán para herramientas eléctricas, pero Enevate está trabajando con los fabricantes de automóviles para incluirlas en los vehículos eléctricos a partir de 2024.

Otras empresas también están compitiendo para llevar al mercado productos químicos de ánodos de carga rápida. StoreDot, una empresa israelí de almacenamiento de energía, está desarrollando una batería para vehículos eléctricos que esperan que se cargue en menos de 10 minutos. Y el mes pasado, investigadores de la startup de baterías inglesa Echion afirmaron haber construido una batería de iones de litio que puede cargarse en solo seis minutos usando un ánodo hecho de óxido de niobio mixto que está diseñado por nanoingeniería para transportar iones de litio de manera eficiente. “Hemos diseñado el material para que tenga una estructura cristalina específica”, dice Jean de la Verpilliére, director ejecutivo y fundador de Echion. “Se puede pensar en estos pequeños túneles a escala molecular que permiten que los iones de litio viajen muy rápido al ánodo”.

Estas baterías XFC personalizadas aún no han salido del laboratorio y han llegado al mundo real. Producir baterías de iones de litio a gran escala es un desafío y se debe persuadir a los fabricantes para que agreguen nuevos materiales a sus líneas de ensamblaje. Es por eso que compañías como Echion y Enevate han priorizado el desarrollo de materiales de ánodo que se pueden “incorporar” a los procesos de producción de baterías existentes. Ambos dicen que están en conversaciones con los fabricantes de baterías para integrar su material de ánodo en celdas comerciales. “No estamos intentando reinventar la rueda”, añade de la Verpilliére. “Pasar del descubrimiento de laboratorio a un producto es difícil, pero no es magia negra”.

Pero la construcción de una batería XFC barata puede que no requiera ninguna química de ánodo nueva. En NREL, Keyser y sus colegas se centran en optimizar los ánodos de grafito, que ya se utilizan ampliamente en los vehículos eléctricos. Keyser dice que el equipo utiliza modelos informáticos para optimizar las rutas que toman los iones de litio a medida que se mueven a través de un ánodo e influir en esta ruta manipulando el tamaño y la forma de las partículas de grafito.

Las estructuras de ánodos de nanoingeniería son difíciles de implementar a escala, pero el equipo de Keyser también está explorando soluciones para las baterías XFC que no implican modificar la estructura o la química de un ánodo de batería en absoluto. Por ejemplo, se podrían implementar algoritmos inteligentes en las estaciones de carga para garantizar que una batería nunca se vea abrumada por la energía mientras se está cargando, lo que puede provocar un recubrimiento de litio. Tesla ya hace esto, hasta cierto punto. Sus estaciones de carga y automóviles se comunican para que la estación de carga proporcione la cantidad adecuada de energía para la edad y la marca del automóvil que se está recargando.

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