Desde hace años se pensaba que este tipo de recarga provocaba una mayor degradación de la batería y acortaba su vida útil, pero podría no ser tan perjudicial como se cree según se desprende de los resultados de un estudio realizado por la Universidad de Stanford y el Instituto Stanford para Materiales y Ciencias de la Energía.
Un grupo de investigadores de la Universidad de Stanford junto otros departamentos y laboratorios han concluido que los resultados de las primeras pruebas desafían la idea predominante de que recargar las baterías mediante tomas de alta potencia es más perjudicial para los electrodos que las recargas a baja potencia.
William Chueh, uno de los responsables principales del estudio comenta que “la investigación nos permite ver con detalle, qué sucede dentro del electrodo, y esto nos ha dejado comprobar por primera vez que el proceso de carga y descarga es sólo uno de los muchos factores que determinarán la vida de la batería, y que, hasta este estudio, no se ha entendido adecuadamente. Por lo que, este trabajo nos ha permitido pensar de forma diferente sobre la degradación de la batería”.
El equipo logró observar cómo se comportan las nanopartículas individuales de LFP (litio-ferrofosfato) cuando la batería está siendo cargada y descargada. Fue capaz de analizar miles de nanopartículas de electrodos a la vez y obtener fotografías de ellos en diferentes etapas durante la carga y la descarga. Gran parte del desgaste de las batería se produce por el efecto de hinchado y contracción de los electrodos positivo y negativo en el momento en el que absorben y liberan los iones del electrolito durante la carga y descarga. Si solamente un pequeño porcentaje de las partículas absorben iones existe mayor posibilidad de agrietamiento por hinchamiento, pero si la mayoría o la totalidad participan en la carga y descarga esta se produce más suavemente reduciendo el riesgo.
En los experimentos realizados con anterioridad existen contradicciones en el comportamiento de las nanopartículas del cátodo. Para evitar esto, en este nuevo estudio se utilizaron pequeñas baterías de botón sometidas a diferentes niveles de corriente en diferentes periodos de tiempo, e inmediatamente, se separaron los componentes para detener el proceso de carga y descarga y se procedió al examen minucioso con rayos X de los electrodos, que se cortaron finísimas rodajas. De esta forma se pudo observar que solo un pequeño porcentaje de las nanopartículas del electrodo absorbe y libera iones durante la carga y descarga, incluso cuando esta se realiza muy rápidamente. Pero lo más interesante es que cuando la descarga se produce aún más rápidamente, por encima de un cierto umbral, entran en juego más partículas, realizándose la absorción de iones más uniformemente. Este efecto puede ser utilizado por los investigadores y científicos para acelerar la carga y mantener la vida de la batería.
Los resultados también sugieren que los futuros desarrollos permitirán modificar los electrodos o cambiar la forma en que las baterías se cargan, para lograr un proceso de carga y descarga más uniforme, algo que permitirá ir dotándolas de una vida útil más prolongada. Este estudio es de vital trascendencia porque, tal y como comenta William Chueh, avanza en la comprensión del comportamiento de una batería.
El conocimiento exacto sobre cómo afectan las cargas rápidas a las baterías es crucial en el sector automovilístico para el desarrollo del coche 100% eléctrico. Esta línea de estudio avanza en la comprensión del comportamiento de las baterías LFP, lo que llevará su mejora, avance y mejores perspectivas para su implantación en dicho sector y otros.
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