Investigador de Tesla demuestra una batería de 100 años y 4 millones de millas

Una de las mayores preocupaciones sobre los vehículos eléctricos es que será necesario reemplazar las baterías después de algunos años, lo que implica un gran costo. Después de todo, es probable que la batería de su teléfono inteligente haya visto días mejores en tan solo tres años. Pero un investigador de Tesla se está preparando para poner en práctica esta idea de una vez por todas, después de demostrar baterías que podrían sobrevivir a la mayoría de los seres humanos.

Es probable que los entusiastas de Tesla ya hayan oído hablar de Jeff Dahn. Es profesor en la Universidad de Dalhousie y ha sido socio de investigación de Tesla desde 2016. Su objetivo ha sido aumentar la densidad de energía y la vida útil de las baterías de iones de litio, además de reducir su costo. Dahn parece haber dado en el clavo junto con sus colegas de su equipo de investigación. En un artículo publicado en el Journal of the Electrochemical Society, el grupo afirma haber creado un diseño de batería que podría durar 100 años en las condiciones adecuadas.

El artículo de Dahn contrasta las células basadas en la química Li[Ni0.5Mn0.3Co0.2]O2 (“NMC 532”) con LiFePO4. Este último es la química del "fosfato de hierro y litio" (también conocido como LFP) que Tesla está utilizando actualmente en los automóviles Model 3 estándar fabricados en China importados a Europa. La química LFP tiene una densidad de energía más baja que las alternativas de iones de litio más extendidas, pero también es más barata, más duradera y supuestamente más segura. LFP puede durar hasta 12,000 ciclos de carga y descarga, por lo que vencerlo en este sentido no es tarea fácil. Las celdas NMC 532 de Dahn no mostraron pérdida de capacidad después de casi 2,000 ciclos. El documento extrapola esto para implicar una vida útil de 100 años (obviamente, no han estado probando la batería tanto tiempo).

Dahn también presentó un discurso de apertura en marzo en el seminario internacional de baterías en Orlando, Florida, donde habló de una "batería de 4 millones de millas". Esto incluyó algunos de los hallazgos en el documento, antes de su publicación este mes. Dahn tenía prometió previamente la "batería de un millón de millas", y ha estado probando células en función de su química ajustada desde octubre de 2017. Aparentemente, se han fortalecido y después de 4.5 años de ciclos continuos a temperatura ambiente, solo han visto una degradación del 5 %. Esto significaría que podrían impulsar un vehículo eléctrico durante 4 millones de millas antes de que sea necesario reemplazarlo.

Parte de las razones de la longevidad es el cambio de cátodos policristalinos a monocristalinos, que no se descomponen tan rápidamente durante el ciclo de carga y descarga. La química NMC 532 que Dahn está usando contrasta con la química NMC 811 que actualmente emplea LG Chem, que tiene ocho partes de níquel en sus cátodos por cada parte de manganeso y cobalto. El año pasado, el Tesla Model Y cambió de NMC 811 a las celdas químicas NCMA de LG Chem, también conocidas como "alto contenido de níquel". Estos son caros en comparación con LFP o NMC 811, pero ofrecen la densidad más alta para el rango más largo. La química de la NCMA utiliza níquel, cobalto, manganeso y aluminio para sus cátodos, pero la mayoría es níquel (89%).

La química del NMC 532 que Dahn ha estado probando promete otro avance en la tecnología de baterías. Sin embargo, los autos no necesitan durar 100 años, y tampoco necesitan recorrer 4 millones de millas. Teniendo en cuenta que la edad promedio del vehículo en los EE. UU. es de 12 años haciendo 14,000 millas por año, la distancia media de por vida recorrida por un automóvil estadounidense es de 168,000 millas, y en Europa es mucho menos. Entonces, en realidad, las baterías con una durabilidad de 4 millones de millas permitirán aplicaciones tales como vehículo a red, lo que aumentará la tasa de ciclos de carga y descarga. Pero es más probable que sean más útiles para el almacenamiento de energía estática en las casas y para la capacidad de amortiguación de la red a partir de un suministro renovable intermitente.

Los entusiastas del hidrógeno a menudo argumentan que las baterías son solo un recurso provisional hasta que los vehículos eléctricos de celdas de combustible y los sistemas de almacenamiento de hidrógeno lleguen a la corriente principal. Pero con todo el desarrollo que se está produciendo en la tecnología de las baterías, es probable que el hidrógeno sea demasiado escaso y demasiado tarde cuando llegue en volumen para el transporte. Tecnologías como las que está trabajando Dahn, junto con desarrollos de azufre de litio como los de Theion y tecnología de carga ultrarrápida como la de StoreDot, supondrá que en unos pocos años las baterías habrán resuelto todos los problemas que se les plantean.