Científicos han logrado mejorar significativamente la velocidad de carga de las baterías de iones de litio a temperaturas tan bajas como -10°C. Su método, publicado en Joule, combina una modificación estructural de la batería con un ajuste de las reacciones químicas durante la carga.
El frío espesa el electrolito líquido de las baterías, reduciendo la corriente eléctrica y aumentando los tiempos de carga. Las soluciones actuales, como el engrosamiento de los electrodos, a menudo han empeorado el problema al limitar las capacidades de carga rápida.
El equipo creó 'vías' en el ánodo perforando agujeros en sus capas de grafito con un láser. Esta técnica, ya probada en 2020, acelera el movimiento de los iones de litio pero provocaba un depósito de litio en condiciones frías.
Para evitar este depósito, los investigadores aplicaron una fina capa de borato-carbonato de litio sobre la batería. Este material, conocido por mejorar la eficiencia de las baterías en estado sólido, permitió un aumento del 500% en la eficiencia de carga en climas fríos.
Las baterías modificadas conservaron el 97% de su capacidad después de 100 ciclos de carga rápida en condiciones gélidas. Neil Dasgupta destaca que estas modificaciones podrían integrarse fácilmente en las fábricas actuales.
Este avance abre el camino a vehículos eléctricos más eficientes en invierno, sin requerir cambios mayores en los procesos de producción. Las implicaciones podrían ser amplias, especialmente en regiones con inviernos rigurosos.
¿Cómo afecta el frío a las baterías de iones de litio?
Las bajas temperaturas espesan el electrolito líquido de las baterías, lo que ralentiza el movimiento de los iones de litio entre los electrodos. Este fenómeno reduce la corriente eléctrica y aumenta el tiempo necesario para cargar la batería.
La eficiencia energética también disminuye porque las reacciones químicas son menos eficientes en climas fríos. Esto explica por qué los vehículos eléctricos suelen tener una autonomía reducida en invierno.
Los fabricantes han probado diversas soluciones, como aumentar el grosor de los electrodos, pero estos enfoques a veces han empeorado los problemas de carga rápida. El nuevo estudio propone un método más eficaz para superar estas limitaciones.