Después del precio y la autonomía, una de las principales preocupaciones de los interesados en comprar un coche eléctrico con los tiempos de carga. Y es que aunque un coche esté la mayor parte del tiempo parado y aparcado, todavía hay desconfianza por parte del gran público en cuánto tiempo necesitarán para recuperar la energía. Es por eso que varias compañías trabajan en lograr que los coches eléctricos consigan recargar sus baterías tan rápido como un coche con motor de combustión reposta su depósito. Unos sistemas ultra rápidos que están más cerca que nunca de llegar al mercado.
Son varias las iniciativas que están apurando los plazos para poder pasar los avances logrados en el laboratorio en los últimos años a una producción en masa. Una tecnología que abrirá grandes posibilidades ya que permitirá no sólo lograr poder completar viajes con mayor facilidad, sino incluso aquellas personas sin plaza de garaje podrán disfrutar de un coche eléctrico al disponer de una infraestructura que en pocos minutos le permitirá recargar su vehículo.
Pero es que las posibilidades son casi infinitas. Mayor facilidad de electrificación del transporte pesado, la aviación, e incluso deportes como la automoción donde competiciones como la Fórmula E ya se prepara para que en la temporada 2022 a realizar paradas cortas para recargar las baterías de los monoplazas en muy cortos periodo de tiempo. Algo impensable hasta hace pocos años.
El reto de las recargas ultra rápidas
Aumentar la potencia de carga de una batería de litio implica complicaciones. Durante la carga, los iones fluyen del cátodo al ánodo, que generalmente está hecho de grafito, un tipo de carbono. El ánodo es como un recipiente que recoge y almacena los iones mientras se carga la batería. Los ánodos más gruesos, pueden almacenar más energía, y de esa forma ofrecer a los coches eléctricos mayores autonomías.
Pero al mismo tiempo un ánodo más grueso también hacen que la carga rápida sea más difícil, porque los iones deben realizar un recorrido más largo hasta el ánodo. Si los iones no pueden penetrar el ánodo lo suficientemente rápido durante una carga, se produce un atasco molecular y el litio se acumula en la superficie. Este fenómeno, conocido como recubrimiento de litio, puede afectar el rendimiento de una batería. Y si se apilan suficientes iones en la superficie del ánodo, forman dendritas que rompen la barrera entre el ánodo de la batería y su electrolito, y que pueden provocar un cortocircuito en la celda.
Una de las empresas que más avanzados tienen sus trabajos es la norteamericana Enevate. Recientemente han presentado un ánodo de silicio puro que se puede combinar con celdas tanto NCA, NCM (NCM811) ricos en níquel, como las celdas NCMA, bajas en cobalto. Unas celdas que además cuentan con una elevada densidad energética, 340 Wh/kg en celda, y una volumétrica de 800 Wh/L. Algo que le permite mejorar los actuales 500 o 600 Wh/L.
Unas celdas compatibles con las recargas ultra rápidas, que según el fabricante, permitirán a un coche medio recuperar el 75% de carga en apenas 5 minutos, y todo sin afectar a la vida útil de la batería que podrá superar incluso bajo estas condiciones extremas de potencia los 1.000 ciclos incluso a temperaturas bajo cero.
Lo mejor de todo es que el diseño de Enevate permite adaptar el ánodo a una batería de litio actual ya en producción. Y es que una de las claves del sector es ofrecer soluciones que no supongan cambios importantes en las líneas de fabricación, saturadas por los pedidos y cuyos propietarios son reacios a hacer cambios. Algo que indican es posible con sus celdas, y que ya están en conversaciones con algunos fabricantes de baterías para coches eléctricos para comenzar las pruebas a mayor escala.
Storedot es otra de las protagonistas del sector de las recargas ultra rápidas. La compañía israelí está desarrollando una batería que esperan que se cargue en menos de 10 minutos, y que ya tienen un acuerdo con Mercedes para comenzar las pruebas en prototipos del fabricante alemán.
El pasado mes de febrero, investigadores de la startup inglesa de baterías Echion afirmaron haber construido una batería de litio que puede cargarse en solo seis minutos. Para ello han usado un ánodo hecho de óxido de niobio mixto que usa nanoingeniería para transportar eficientemente iones de litio. «Hemos diseñado el material para que tenga una estructura cristalina específica», dice Jean de la Verpilliére, Director Ejecutivo y fundador de Echion. «Se puede considerar como estos pequeños túneles a escala molecular que permiten que los iones viajen muy rápido hacia el ánodo».
Al igual que Enevate, el reto para Storedot y Echion es lograr que su tecnología pueda usarse de forma sencilla con las actuales baterías de litio. Y es que las nanoestructuras del ánodo son difíciles de implementar en producción a gran escala. Es por eso que los equipos trabajan en procesos que permitan usar la tecnología sin cambiar la estructura química del ánodo de las celdas. Por ejemplo, con el uso de algoritmos que permitirán implementar soluciones de carga que monitoricen en tiempo real cada celda para asegurarse de que no hay problemas de sobre calentamiento durante el proceso de carga. Algo que ya hacen marcas como Tesla.
Una tecnología de recarga ultra rápida que como hemos comentado, supondrá una revolución dentro de muchos sectores, como el transporte personal, pero también en el transporte público que podrá reducir los tiempos de carga y facilitar de esa forma la extensión de líneas de autobuses públicos, o de rutas de camiones de larga distancia.
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