Los avances en baterías de vehículos eléctricos suelen implicar nueva química, materiales exóticos o una carga más rápida/mayor capacidad. Pero un nuevo estudio revela que puedes saltarte todas las cosas sofisticadas y optar por una solución muy sencilla. Investigadores de la Universidad de Cambridge descubrieron que poner la batería bajo la presión adecuada en realidad ayuda.
El estudio trataba sobre cómo la presión física afecta a la vida útil de las baterías de iones de litio, y descubrió que mantener las células bajo presión constante podía duplicar su vida útil. El trabajo fue publicado en Nature Energy, y el equipo afirma que la mejora se produjo sin cambiar los materiales activos, los electrolitos o la química básica de las baterías.
¿Cómo ayuda la presión de ejecución?
Las baterías de iones de litio se expanden y contraen físicamente al cargarse y descargarse. Cambridge compara este movimiento con la respiración. Con el tiempo, ese esfuerzo mecánico repetido puede contribuir a la degradación dentro de la célula. Para estudiarlo, los investigadores construyeron un dispositivo personalizado que aplicaba presión constante a las células de bolsa de iones de litio utilizando fuelles neumáticos, que actúan como cojines de aire autoajustables. El sistema también midió pequeños cambios en el grosor de la batería durante el ciclo.
El hallazgo clave fue un punto dulce de presión. Con unos 12,5 bar, o aproximadamente 181 psi, las celdas duraban aproximadamente el doble que las células probadas a niveles de presión más bajos o altos. Aunque en términos más sencillos significa no dejar que la batería “respire”, no significa que tengamos que aplastar todas las baterías de un vehículo eléctrico para obtener resultados increíbles. La presión debe controlarse con cuidado.
Por qué poner demasiada o muy poca presión es malo
El estudio encontró diferentes modos de fallo según la presión. Cuando la presión era demasiado baja, la grieta del cátodo se aceleraba. Cuando la presión era demasiado alta, aparecía un recubrimiento de litio en el ánodo, lo cual también es perjudicial para la duración y seguridad de la batería. Así que hay un problema de Ricitos de Oro que una solución sencilla. Las baterías de los vehículos eléctricos pueden beneficiarse de mantenerse bajo las condiciones mecánicas adecuadas, sin embargo, el sistema debe mantener la presión estable a medida que la batería se expande, contrae, envejece y cambia de forma.
Pero el enfoque es interesante. En lugar de abordar la química y otros aspectos, se trata de analizar el problema desde una perspectiva de diseño mecánico. La investigación aún está en fase inicial y se probó a escala de laboratorio, por lo que esto no aparecerá automáticamente en los vehículos eléctricos del año que viene. Cambridge ha presentado una patente a través de Cambridge Enterprise, y el siguiente reto es averiguar cómo escalar la idea del control de presión para paquetes de baterías comerciales.
