Una de las preocupaciones del conductor de un coche eléctrico es el tiempo que tarda en cargarlo, lo que podría verse claramente reducido gracias a una batería que solo en 10 minutos proporciona una autonomía de más de 300 kilómetros, según un estudio que publica la revista Joules.

Esta batería de iones de litio se carga a una temperatura elevada lo que acelera su capacidad de reacción e incluye un dispositivo que la mantiene fría durante el período de descarga, todo ello sin afectar a su vida útil.

«Hemos demostrado que podemos cargar un vehículo eléctrico en 10 minutos para un rango de 320 a 480 kilómetros (...) y podemos hacerlo manteniendo un ciclo de 2.500 recargas o el equivalente a 800.000 kilómetros de viaje», según Chao-Yang Wang, ingeniero y profesor de la Universidad de Pensilvania (EEUU).

Las baterías de iones de litio se degradan cuando se las somete a procesos rápidos de carga a temperaturas por debajo de los 10 grados centígrados.

El motivo es que los iones de litio en lugar de insertarse suavemente en los ánodos de carbono se depositan formando picos en la superficie del ánodo, lo que reduce la capacidad de la celda, y puede causar picos eléctricos y condiciones inseguras en la batería.

El equipo de Wang probó a calentarlas a 60 grados durante solo 10 minutos y luego enfriarlas rápidamente a temperatura ambiente, para no crear picos de litio ni la degradación térmica de la batería.

En el pasado, se creía que las baterías de iones de litio debían evitar funcionar a altas temperaturas por la preocupación de las reacciones laterales aceleradas.

Pero el estudio ahora publicado sugiere que «los beneficios de mitigar el recubrimiento de litio a una temperatura elevada con un tiempo de exposición limitado superan con creces el impacto negativo asociado con reacciones laterales exacerbadas», señala el experto.

El rápido enfriamiento de la batería se podría conseguir usando un sistema diseñado dentro del automóvil, a lo que también ayudaría la diferencia de temperatura con el exterior.

La batería de autocalentamiento usa un fina lámina de níquel con un extremo unido al polo negativo de la batería y el otro se extiende fuera de la celda de litio para crear un tercer terminal. Gracias a un sensor de temperatura conectado a un interruptor, los electrones fluyen a través de la lámina de níquel para completar el circuito y calienta rápidamente el níquel aumentando la temperatura de la batería.

«Además de la carga rápida, este diseño nos permite limitar el tiempo de exposición de la batería a la temperatura de carga elevada, generando así una vida útil muy larga. La clave es realizar un calentamiento rápido, de lo contrario la batería se mantendrá a temperaturas elevadas durante demasiado tiempo, causando una degradación severa», explicó Wang.

El equipo quiere llevar ahora el diseño un paso más lejos y está trabajando para «cargar una batería de alta densidad de un vehículo eléctrico en cinco minutos y sin causarle daños».