Los propietarios de vehículos eléctricos pronto podrán ingresar a una estación de servicio, enchufar su automóvil, ir al baño, tomar una taza de café y, en 10 minutos, conducir con una batería completamente cargada, según un equipo de ingenieros.
"Demostramos que podemos cargar un vehículo eléctrico en diez minutos para un rango de 200 a 300 millas", dijo Chao-Yang Wang, presidente de ingeniería mecánica de William E. Diefenderfer, profesor de ingeniería química y profesor de ciencia e ingeniería de materialesy director del Centro de motores electroquímicos en 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, perotambién puede causar picos eléctricos y condiciones de batería inseguras.
Las baterías calentadas por encima del umbral de revestimiento de litio, ya sea por calentamiento externo o interno, no exhibirán revestimiento de 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 largos períodos de alto calor también degradan las baterías.
"La carga rápida es la clave para permitir la introducción generalizada de vehículos eléctricos", dijo Wang.
Wang y su equipo se dieron cuenta de que si las baterías pudieran calentarse hasta 140 grados F por solo 10 minutos y luego enfriarse rápidamente a temperatura ambiente, no se formarían picos de litio y tampoco se produciría la degradación del calor de la batería. Informan sus resultadosen la edición de hoy 30 de octubre de julio .
"Llevar esta batería al extremo de 60 grados Celsius 140 grados F está prohibido en el área de la batería", dijo Wang. "Es demasiado alta y se considera un peligro para los materiales y acortaría drásticamente la vida útil de la batería"
El enfriamiento rápido de la batería se lograría utilizando el sistema de enfriamiento diseñado en el automóvil, explicó Wang. La gran diferencia de 140 grados a aproximadamente 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 vehículos eléctricos porque resuelve el problema de ansiedad por el alcance", dijo Wang.
Según la Reuters, el establecimiento de 2.800 estaciones de carga en los EE. UU., Financiado por más de $ 2 mil millones, se sumará a la reducción de la ansiedad por el alcance miedo a quedarse sin energía sin forma ni tiempo para recargarse.multa pagada por Volkswagen después de admitir la trampa de emisiones de diesel. Estas estaciones de carga estarán en 500 ubicaciones.
La batería de autocalentamiento utiliza una fina lámina de níquel con un extremo conectado 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 completarel circuito. Esto calienta rápidamente la lámina de níquel a través del calentamiento por resistencia y calienta el interior de la batería.
También trabajando en este proyecto de Penn State están Xiao-Guang Yang, profesor asistente de investigación; Teng Liu, estudiante graduado; Yue Gao, erudito postdoctoral; Shanhai Ge, profesor investigador asistente; Yongjun Leng, profesor asistente de investigación; y DonghaiWang, profesor, todo en el Departamento de Ingeniería Mecánica.
El Departamento de Energía de EE. UU. Apoyó este trabajo.
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Materiales proporcionado por Estado Penn . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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