Las celdas que componen un paquete de baterías de iones de litio no son todas iguales. Hay algunas que, inexorablemente, se degradarán más rápido que otras. Ahora, una investigación de la Universidad de Stanford ha descubierto la batería tendría más vida útil si cada celda recibe un tratamiento de carga individualizado.
Hay muchas razones por las que las células individuales de un paquete se degraden antes. Desde diferencias a fabricación o en los materiales a que algunas están más expuestas al calor, o ubicadas en una zona difícil de enfriar. En cualquier caso, una celda de batería simple dura más que un paqeute de baterías… ya que las celdas débiles arrastran al resto.
Las cargas y descargas rápidas son estresantes para las celdas de la batería. A pesar de ser diseñadas para soportar esos momentos, las celdas débiles sufren y deterioran con mayor rapidez. De ahí que el equipo de investigadores de la Universidad de Standford se preguntase si cargar todas las celdas de una batería al mismo ritmo podría acelerar la muerte de la batería.
Lo primero fue crear un modelo por ordenador, con una simulación a un nivel de detalle sin precedentes. Representaron el estado físico y químico de la batería y los cambios que pueden ocurrir a lo largo de su vida útil, desde los que ocurren en segundos a otros que pueden tardar años en suceder.
A partir de ese modelo, compararon cargas fijas estándar con otros enfoques en los que la capacidad de cada celda servía de indicador de cuánta carga podía tomar. Mientras las células más fuertes se sometían a las tensiones más altas, las que ya habían comenzado a degradarse se trataban con más cuidado, esperando ralentizar su deterioro.
Y… ¡Bingo! El equipo comprobó que al configurar individualmente la tasa de carga de cada celda, podían minimizar el aumento de temperatura y la degradación. Los paquetes podían completar al menos un 20 % más de ciclos de carga/descarga que cargándose de manera habitual.
¿Deberíamos cambiar el modo de cargar las baterías?
Es fabuloso aumentar la vida útil de las baterías, pero, los que hemos cargado un coche eléctrico o un teléfono móvil queremos que se carguen lo más rápido posible para poder usarlos de nuevo. Y según estas investigaciones, algunas de las celdas no se cargarían tan rápido como lo harían habitualmente. Pero, teniendo en cuenta la escasez de litio, conseguir una vida más útil de las baterías es bueno para todos… y puede que no implique cambios drásticos de los usuarios cuando cargan sus coches.
Un buen detalle es que los investigadores aseguran que este modelo de carga se puede implementar fácilmente en los vehículos eléctricos existentes, además de guiar el desarrollo de baterías de próxima generación. Y ojo, podría aplicarse el mismo modelo al ciclo de descarga, exigiendo menos de las celdas más débiles y más de las más fuertes, para obtener más beneficios en la vida útil de cualquier paquete de baterías que esté sujeto a cargas de alto estrés.
Vía: IEEE Transactions on Control Systems Technology.
Fuente: Stanford University