Las baterías con «electrodos de cristal único» podrían alimentar vehículos eléctricos (EV) durante millones de millas, lo que significa que sus baterías durarían más que otras partes de los automóviles, según muestra una nueva investigación.
Una batería de iones de litio con este nuevo tipo de electrodo se carga y descarga constantemente durante seis años, conservando casi el 80% de su capacidad original. Esa batería tuvo un ciclo ocho veces más largo que una batería de iones de litio normal, equivalente a un automóvil eléctrico que recorre 8 millones de kilómetros (5 millones de millas), informaron investigadores el 15 de noviembre en el Revista de la sociedad electroquímica.
Todas las baterías se desgastan lentamente y pierden parte de su capacidad de almacenamiento de energía con el tiempo. Por ejemplo, la batería de su teléfono tiene menos carga después de unos años que el día que lo compró. Lo mismo ocurre con las baterías de los coches eléctricos: cuando su capacidad de almacenamiento disminuye, también disminuye la distancia que el coche puede recorrer con una sola carga.
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«El objetivo principal de nuestra investigación fue comprender cómo progresan con el tiempo los daños y la fatiga dentro de una batería y cómo podemos prevenirlos», afirma el coautor del estudio. Toby Bonodijo un químico de Canadian Light Source, en un declaración.
En el estudio, que fue financiado por el fabricante de vehículos eléctricos Tesla e incluyó investigadores de la Universidad de Dalhousie en Nueva Escocia, los investigadores compararon el electrodo monocristalino de larga duración con un electrodo policristalino más comúnmente utilizado. Los dos electrodos están hechos de materiales similares, pero en el electrodo policristalino, esos materiales toman la forma de muchas partículas diminutas formadas a partir de cristales aún más pequeños empaquetados juntos. En el electrodo monocristalino, como su nombre indica, cada partícula está formada por un solo cristal, lo que las hace más resistentes a las tensiones mecánicas.
Bond y sus colegas utilizaron rayos X de alta energía para mirar el interior de la batería sin desmontarla. El equipo descubrió que después de dos años y medio de ciclos constantes, el electrodo policristalino estaba lleno de pequeñas grietas. Esas grietas se forman cuando los iones de litio de la batería separan los átomos de los electrodos y limitan la cantidad de energía que la batería puede almacenar.
Por el contrario, el electrodo monocristalino presentaba pocas grietas, incluso después de cargarse y descargarse continuamente durante seis años.
Baterías para vehículos eléctricos de mayor duración
La batería con electrodo monocristalino había pasado por más de 20.000 ciclos de carga y descarga y durante ese tiempo había conservado alrededor del 80% de su capacidad original. Un vehículo eléctrico típico puede viajar unos 400 kilómetros (250 millas) con una carga, por lo que la batería con electrodo monocristalino tiene una vida útil equivalente a conducir unos 5 millones de millas. A modo de comparación, las baterías típicas de los vehículos eléctricos actuales deben reemplazarse después de aproximadamente 200 000 millas (322 000 km).
«Realmente necesitamos que estos vehículos duren el mayor tiempo posible, porque cuanto más tiempo los conduzcas, mejor será la mejora en la huella de carbono», dijo Bond en el comunicado.
Las baterías con electrodos monocristalinos aún no se han incorporado a los vehículos eléctricos, aunque están disponibles comercialmente. Tesla ha patentado formulaciones similares de electrodos monocristalinos, y miembros del equipo de Dalhousie han sido nombrados co-inventores.
Dado que estos avances hacen que las baterías funcionen por más tiempo, algún día la batería podría durar más que otras partes de un vehículo eléctrico. Cuando eso suceda, las baterías podrían encontrar una segunda vida en los sistemas de almacenamiento de energía a escala de red, escribieron los investigadores. Allí, las baterías podrían almacenar energía renovable, pero accesible de forma intermitente, como la solar o la eólica.
«Creo que un trabajo como este simplemente ayuda a subrayar cuán confiables son (las nuevas baterías) y debería ayudar a las empresas que fabrican y utilizan estas baterías a planificar a largo plazo», dijo Bond.
