Quizás la limitación más frustrante de tener un automóvil totalmente eléctrico es el tiempo que se tarda en cargar completamente la batería. Para un Tesla, por ejemplo, se necesitan unos 40 minutos para cargarlo al 80% de su capacidad utilizando la estación de carga más potente..
Los científicos han pensado durante mucho tiempo que las leyes de la física limitaban la rapidez con la que se podía recargar una batería de forma segura, pero una nueva investigación del profesor asistente de ingeniería química de la Universidad de Utah, Tao Gao, ha abierto la puerta para crear una batería que se pueda recargar en solo una fracción deel tiempo.
La investigación de Gao se detalla en un nuevo artículo publicado en la revista científica julio . El estudio se llevó a cabo mientras Gao era un investigador postdoctoral en el Instituto de Tecnología de Massachusetts bajo la supervisión del profesor de ingeniería química del MIT Martin Z. Bazant. Gao ahora está llevando a cabo esa investigación en la Universidad de Utah, donde está desarrollando aún másbaterías de iones de litio capaces de cargarse rápidamente.
"Esta comprensión sienta las bases para el trabajo de ingeniería futuro necesario para abordar este desafío", dice Gao. "Ahora sabemos a dónde ir. Tenemos una visión clara de lo que se debe hacer".
Las baterías de iones de litio se han convertido en una opción popular para dispositivos electrónicos portátiles y vehículos totalmente eléctricos debido a su alta densidad de energía, bajo peso y larga vida útil. También se utilizan en computadoras portátiles, aparatos eléctricos portátiles y para el almacenamiento de energía solar.
Pero la rapidez con la que se recarga una batería de iones de litio se ve obstaculizada por un fenómeno conocido como "revestimiento de litio", una reacción secundaria que ocurre cuando los iones de litio se colocan en partículas de grafito demasiado rápido. Gao compara el funcionamiento de una batería de iones de litioa una pelota de ping pong que se bate de un lado a otro en una mesa. La pelota, o iones de litio, viaja desde el electrodo positivo al electrodo negativo durante el proceso de carga. La velocidad de carga es similar a la velocidad con la que viaja la pelota. Se produce el recubrimiento de litiocuando el ion de litio se mueve demasiado rápido y las partículas de grafito en la batería no lo atrapan, explica Gao. Mientras se carga, esto puede ser peligroso y hacer que la batería se incendie o explote, por lo que limita la rapidez con la que se recargan las baterías.también puede degradar seriamente la batería, limitando su vida útil.
El descubrimiento de Gao revela la física importante que gobierna los fenómenos de recubrimiento de litio en partículas de grafito durante la carga de la batería y permite la predicción del recubrimiento de litio en el funcionamiento de una batería.
"Diseñamos un experimento que puede visualizar lo que sucede con el electrodo negativo durante la carga. Podemos ver la partícula de grafito, el material en el electrodo negativo, y podemos ver lo que sucede durante la carga de la batería en tiempo real", dijo.dice. "Ahora entendemos la física. Esto nos proporciona una dirección para abordar esta limitación y mejorar el rendimiento de carga de la batería".
Gao cree que con esta nueva comprensión, las nuevas tecnologías podrían crear una batería de automóvil que podría cargarse completamente cinco veces más rápido de lo normal, o en poco más de 10 minutos, sin el riesgo de un peligro o de degradarse demasiado rápido, dice. Teléfonos inteligentes, que generalmente toma más de media hora con el cargador más rápido, también podría cargarse completamente en solo 10 minutos, dice.
Ahora que Gao y sus co-investigadores tienen una mejor comprensión de la ciencia detrás de la carga de iones de litio, él cree que podríamos ver teléfonos celulares con mejores baterías en tan solo tres a cinco años y en autos totalmente eléctricos en tan solo tres a cinco años.como de cinco a 10 años.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Utah . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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