Nuevo estudio de la carga rápida de baterías

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Siempre se ha dicho que la carga rápida degrada las baterías de litio reduciendo su vida útil. Este estudio de la Universidad de Stanford y el Instituto Stanford para Materiales y Ciencias de la Energía pone en duda este inconveniente y prepara camino para aprovechar las ventajas de la carga rápida.

La creencia general de que la sobrealimentación de las baterías produce mayor degradación que la carga lenta y controlada puede no ser tan cierta como siempre ha parecido. Del propio estudio parece deducirse que los electrodos y la forma de carga y descarga pueden modificarse para hacerlas más uniformes y alargar la vida útil de las baterías.

William Chueh, autor principal del estudio: “El detalle de lo que ocurre en un electrodo durante la carga y la descarga es sólo uno de los muchos factores que determinan la duración de la batería, y que, hasta este estudio, no se ha entendido adecuadamente. Hemos encontrado una nueva manera de pensar acerca de la degradación de la batería”.

Los resultados obtenidos pueden aplicarse a muchos de los electrodos utilizados actualmente en las baterías de litio. Buena parte del desgaste de las batería se produce por el efecto de hinchado y contracción de los electrodos positivo y negativo en el momento en el que absorben y liberan los iones del electrolito durante la carga y descarga.

En el estudio se realizaron observaciones del cátodo de fosfato de hierro de una batería de litio. Si solamente un pequeño porcentaje de las partículas absorben iones existe mayor posibilidad de agrietamiento por hinchamiento, sin embargo, si la mayoría o la totalidad participan en la carga y descarga esta se produce más suavemente reduciendo el riesgo.

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En efecto, en los experimentos realizados con anterioridad existen contradicciones en el comportamiento de las nanopartículas del cátodo. Para evitar esto en el estudio se utilizaron péquelas baterías de botón sometidas a diferentes niveles de corriente en diferentes periodos de tiempo e, inmediatamente, se separaron los componentes  para detener el proceso de carga y descarga y se procedió al examen minucioso con rayos X de los electrodos, que se cortaron finísimas rodajas. De esta forma se pudo observar que solo un pequeño porcentaje de las nanopartículas del electrodo absorbe y libera iones durante la carga y descarga, incluso cuando esta se realiza muy rápidamente. Pero lo más interesante es que cuando la descarga se produce aún más rápidamente, por encima de un cierto umbral, entran en jugo más partículas, realzándose la absorción de iones más uniformemente. Este efecto puede ser utilizado por los científicos para acelerar la carga y mantener la vida de la batería.

El siguiente paso a realzar es repetir este proceso durante muchos ciclos para imitar el funcionamiento real de una batería, estudiando el proceso paso a paso para poder entender su funcionamiento.

Fuente: GreenCar Congress

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