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La tecnología de modulación térmica que abre la puerta a los coches eléctricos baratos de carga rápida

La Universidad de Pensilvania y EC Power han desarrollado una batería que reduce considerablemente los costes asociados y sus tiempos de carga. La tecnología se basa en la modulación térmica interna, un método activo de control de temperatura

La tecnología de modulación térmica que abre la puerta a los coches eléctricos baratos de carga rápida
El control de temperatura es clave en la velocidad de recarga de las baterías.

5 min. lectura

Publicado: 14/10/2022 10:00

Un equipo de trabajo formado por investigadores y profesionales de la Universidad de Pensilvania y EC Power ha publicado un artículo en la revista Nature en el que detalla con precisión en qué consiste la tecnología de carga rápida que, aseguran, cambiará el coche eléctrico.

«La necesidad de baterías más pequeñas y de carga más rápida es mayor que nunca», afirma Chao-Yang Wang, profesor de ingeniería mecánica en Penn State y autor principal del estudio. «Simplemente, no hay suficientes baterías y materias primas críticas, especialmente las producidas en el país, para satisfacer la demanda prevista».

«Para regular la temperatura desde el interior de la batería, los investigadores desarrollaron una nueva estructura que agrega una lámina de níquel ultrafina»

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Actualmente, el coche eléctrico ve limitada su expansión a consecuencia de dos preocupaciones principales para los potenciales usuarios: el tiempo de recarga y el precio a pagar.

Baterías más eficientes y económicas

Ambas cosas están directamente relacionadas con las baterías, que suponen una parte importante del coste total de un vehículo eléctrico.

Según el estudio publicado en Nature, esta nueva batería supone un gran avance en el diseño de baterías de vehículos eléctricos, ya que permite un tiempo de carga de 10 minutos para una batería de vehículo eléctrico típica.

Al agregar TMCT a las celdas de iones de litio convencionales, el rendimiento nominal se recupera en menos de un minuto, incluso a partir de -50 °C.

Pero, ¿cómo influye eso en la reducción de los costes asociados a las baterías? Wang explica que su tecnología de carga rápida «funciona para la mayoría de las baterías de alta densidad energética y abrirá una nueva posibilidad de reducir el tamaño de las baterías de los vehículos eléctricos de 150 a 50 kWh, evitando así que los conductores sientan range anxiety».

«Las baterías más pequeñas y de carga más rápida reducirán drásticamente el coste de la batería y el uso de materias primas críticas como el cobalto, el grafito y el litio, lo que permitirá la adopción masiva de automóviles eléctricos asequibles», amplía.

Modulación térmica interna

La clave para conseguir esta batería de carga rápida está en el control de la temperatura, algo en lo que también trabaja la NASA.

En este caso, tanto la Universidad de Pensilvania como EC Power utilizan lo que denominan modulación térmica interna, un método activo de control de temperatura para exigir el mejor rendimiento posible de la batería.

Esquema interno de una batería de modulación térmica.

Las baterías funcionan de manera más eficiente cuando están calientes, pero siempre dentro de un rango concreto de temperatura. Y mantener las baterías constantemente a la temperatura correcta ha sido un gran desafío para los ingenieros de baterías.

Históricamente, «estos objetivos se han basado en sistemas de calefacción y refrigeración externos y voluminosos para regular la temperatura de la batería, que responden lentamente y desperdician mucha energía», dice Wang.

Para regular la temperatura desde el interior de la batería, los investigadores desarrollaron una nueva estructura de batería que agrega una lámina de níquel ultrafina como cuarto componente además del ánodo, el electrolito y el cátodo.

Esta lámina de níquel actúa como estímulo y autorregula la temperatura y la reactividad de la batería, lo que permite una carga rápida de 10 minutos en casi cualquier batería de vehículo eléctrico.

«Las verdaderas baterías de carga rápida tendrían un impacto inmediato. Dado que no hay suficientes minerales en bruto para que cada automóvil con motor de combustión interna sea reemplazado por un vehículo eléctrico equipado con 150 kWh, la carga rápida es imperativa para que los EV se generalicen», concluye.

Fotos: EC Power

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