Los californianos no compran vehículos eléctricos porque son geniales, compran vehículos eléctricos porque viven en un clima cálido. Las baterías de iones de litio convencionales no se pueden cargar rápidamente a temperaturas inferiores a 50 grados Fahrenheit, pero ahora un equipo de ingenieros de Penn State ha creado una batería que puede autocalentarse, permitiendo una carga rápida independientemente del frío exterior.

"Los vehículos eléctricos son populares en la costa oeste porque el clima es propicio, "dijo Xiao-Guang Yang, profesor asistente de investigación en ingeniería mecánica, Penn State. "Una vez que los traslade a la costa este o Canadá, entonces hay un problema tremendo. Demostramos que las baterías se pueden cargar rápidamente independientemente de la temperatura exterior ".

Cuando los propietarios pueden recargar las baterías del automóvil en 15 minutos en una estación de carga, El reabastecimiento de combustible de vehículos eléctricos se vuelve casi equivalente al reabastecimiento de gasolina en el tiempo que lleva. Suponiendo que las estaciones de carga estén ubicadas libremente, los conductores pueden perder su "ansiedad por el alcance" y conducir largas distancias sin preocupaciones.

Previamente, los investigadores desarrollaron una batería que podía autocalentarse para evitar el consumo de energía por debajo del punto de congelación. Ahora, se aplica el mismo principio a las baterías para permitir una carga rápida de 15 minutos a todas las temperaturas, incluso tan bajo como -45 grados F.

La batería de autocalentamiento utiliza una fina lámina de níquel con un extremo unido al terminal negativo y el otro extendido fuera de la celda 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 cuando la temperatura está por debajo de la temperatura ambiente. Esto calienta rápidamente la lámina de níquel a través del calentamiento por resistencia y calienta el interior de la batería. Una vez que la temperatura interna de la batería esté por encima de la temperatura ambiente, el interruptor se abre y la corriente eléctrica fluye hacia la batería para cargarla rápidamente. "Una característica única de nuestra celda es que hará el calentamiento y luego cambiará a cargar automáticamente, "dijo Chao-Yang Wang, William E.

Cátedra Diefenderfer de ingeniería mecánica, profesor de ingeniería química y profesor de ciencia e ingeniería de materiales, y director del Centro de Motores Electroquímicos. "También, las estaciones que ya existen no tienen que cambiarse. El control de la calefacción y la carga está dentro de la batería, no los cargadores ".

Los investigadores informan los resultados de sus pruebas de prototipos en la edición de esta semana del procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias . Descubrieron que su batería de autocalentamiento podía soportar 4, 500 ciclos de carga de 15 minutos a 32 grados F con solo una pérdida de capacidad del 20 por ciento. Esto proporciona aproximadamente 280, 000 millas de conducción y una vida útil de 12,5 años, más que la mayoría de las garantías.

Una batería convencional probada en las mismas condiciones perdió un 20 por ciento de capacidad en 50 ciclos de carga.

Las baterías de iones de litio se degradan cuando se cargan rápidamente a menos de 50 grados F porque, en lugar de que los iones de litio se integren suavemente con los ánodos de carbono, el litio se deposita en picos en la superficie del ánodo. Este revestimiento de litio reduce la capacidad de la celda, pero también puede causar picos eléctricos y condiciones inseguras de la batería. En la actualidad, largo, La carga lenta es la única forma de evitar el recubrimiento de litio por debajo de los 50 grados F.

Baterías calentadas por encima del umbral de recubrimiento de litio, ya sea por temperatura ambiente o por calentamiento interno, no exhibirá enchapado de litio y no perderá capacidad.

"Este omnipresente método de carga rápida también permitirá a los fabricantes utilizar baterías más pequeñas que son más ligeras y también más seguras en un vehículo, "dijo Wang.