Entrar y salir con la recarga eléctrica del vehículo en 10 minutos

08 January 2020
Entrar y salir con la recarga eléctrica del vehículo en 10 minutos

Los ingenieros de Penn State han demostrado que pueden cargar un vehículo eléctrico en diez minutos. Las baterías de iones de litio se degradan cuando se cargan rápidamente a temperaturas ambiente inferiores a 50 grados Fahrenheit. El enfriamiento rápido de la batería se lograría utilizando el sistema de refrigeración diseñado en el coche. Las 2.800 estaciones de recarga en todo Estados Unidos se financiarán con la multa de más de 2.000 millones de dólares pagada por Volkswagen tras admitir que hizo trampas con las emisiones de diésel. La batería autocalentable utiliza una fina lámina de níquel con un extremo unido al terminal negativo y el otro que se extiende fuera de la célula para crear un tercer terminal. Un sensor de temperatura conectado a un interruptor hace que los electrones fluyan a través de la lámina de níquel para completar el circuito. Esto calienta rápidamente la lámina de níquel a través del calentamiento de la resistencia y calienta el interior de la. batería. Esto será en 500 lugares. Estas estaciones de carga se llenarán de lámina de níquel y se utilizarán para estaciones de carga en 500 veces la batería.


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Los propietarios de vehículos eléctricos pronto podrán llegar a una estación de servicio, enchufar su coche, ir al baño, tomar un café y, en 10 minutos, salir con la batería completamente cargada, según un equipo de ingenieros.

"Demostramos que podemos cargar un vehículo eléctrico en diez minutos para una autonomía de 200 a 300 millas", dijo Chao-Yang Wang, titular de la cátedra William E. Diefenderfer deingeniería mecánica, profesor deingeniería químicay profesor de cienciae ingeniería de materiales, y director delCentro de Motores Electroquímicosde Penn State."Y podemos hacerlo manteniendo 2.500 ciclos de carga, o el equivalente a medio millón de kilómetros de viaje".

Las baterías de iones de litio se degradan cuando se cargan rápidamente a temperaturas ambiente inferiores a 50 grados Fahrenheit porque, en lugar de que los iones de litio se introduzcan suavemente en los ánodos de carbono, el litio se deposita en picos en la superficie del ánodo. Este recubrimiento de litio reduce la capacidad de la célula, pero también puede causar picos eléctricos y condiciones inseguras de la batería. Las baterías que se calientan por encima del umbral de recubrimiento de litio, ya sea por calentamiento externo o interno, no presentan recubrimiento de litio.

Los investigadores habían desarrollado previamente su batería para cargarla a 50 grados F en 15 minutos. Cargarla a temperaturas más altas sería más eficiente, pero los periodos largos de calor elevado también degradan las baterías.

"La carga rápida es la clave para permitir la introducción generalizada de los vehículos eléctricos", afirma Wang.

Wang y su equipo se dieron cuenta de que si las baterías pudieran calentarse a 140 grados F durante sólo 10 minutos y luego enfriarse rápidamente a temperatura ambiente, no se formarían picos de litio y tampoco se produciría la degradación por calor de la batería. Sus resultados se publican en el número del 30 de octubre de Joule.

"Llevar esta batería al extremo de 60 grados Celsius (140 grados F) está prohibido en el ámbito de las baterías", dijo Wang. "Es demasiado alto y se considera un peligro para los materiales y acortaría la vida de la batería drásticamente".

El enfriamiento rápido de la batería se realizaría mediante el sistema de refrigeración diseñado en el coche, explicó Wang. La gran diferencia de 140 grados a unos 75 grados F también ayudará a aumentar la velocidad de enfriamiento.

"La tendencia de los 10 minutos es para el futuro y es esencial para la adopción de los vehículos eléctricos porque resuelve el problema de la ansiedad por la autonomía", dijo Wang.

A la reducción de la ansiedad por la autonomía -el miedo a quedarse sin energía y sin forma o tiempo para recargar- se sumará, según Reuters, el establecimiento de 2.800 estaciones de carga en todo Estados Unidos, financiadas por la multa de más de 2.000 millones de dólares pagada por Volkswagen tras admitir el engaño de las emisiones de diésel. Estas estaciones de carga estarán en 500 lugares.

La batería autocalentable utiliza una fina lámina de níquel con un extremo unido al terminal negativo y el otro que se extiende fuera de la célula para crear un tercer terminal. Un sensor de temperatura conectado a un interruptor hace que los electrones fluyan a través de la lámina de níquel para completar el circuito. Esto calienta rápidamente la lámina de níquel mediante el calentamiento por resistencia y calienta el interior de la batería.

También trabajan en este proyecto desde Penn State Xiao-Guang Yang, profesor de investigación adjunto; Teng Liu, estudiante de posgrado; Yue Gao, becario posdoctoral; Shanhai Ge, profesor investigador adjunto; Yongjun Leng, profesor de investigación adjunto; y Donghai Wang, profesor, todos ellos del Departamento de Ingeniería Mecánica. El Departamento de Energía de los Estados Unidos apoyó este trabajo.

 

Autor: A'ndrea Elyse Messer

Crédito de la imagen: Chao-Yang Wang Lab, Penn State

Este artículo fue publicado originalmente por la Universidad de Penn Stateaquí.