Una agradable sorpresa: las baterías de los vehículos eléctricos podrían durar hasta un 40% más de lo previsto
"No hemos probado las baterías de los VE de la forma correcta"
Las baterías de los vehículos eléctricos sometidos al uso normal de los conductores del mundo real -como el tráfico denso, los viajes largos por autopista, los desplazamientos cortos por ciudad y la mayor parte del tiempo estacionados- podrían durar alrededor de un tercio más de lo que los investigadores habían previsto en general, según un nuevo estudio realizado por científicos que trabajan en el SLAC-Stanford Battery. Esto sugiere que el propietario de un vehículo eléctrico típico podría no tener que sustituir el costoso paquete de baterías ni comprar un coche nuevo hasta pasados varios años.
De izquierda a derecha, Simona Onori, Devi Ganapathi, Alexis Geslin, Le Xu y William Chueh en el Centro de Baterías SLAC-Stanford.
Jim Gensheimer / SLAC National Accelerator Laboratory
Casi siempre, los científicos e ingenieros especializados en baterías han probado la vida útil de los ciclos de los nuevos diseños de baterías en laboratorios utilizando una tasa constante de descarga seguida de una recarga. Repiten este ciclo rápidamente muchas veces para saber rápidamente si un nuevo diseño es bueno o no en cuanto a esperanza de vida, entre otras cualidades.
Según el estudio publicado el 9 de diciembre en Nature Energy, esta no es una buena forma de predecir la esperanza de vida de las baterías de los vehículos eléctricos, sobre todo para quienes los utilizan para desplazarse a diario. Aunque el precio de las baterías se ha desplomado un 90% en los últimos 15 años, éstas siguen representando casi un tercio del precio de un nuevo vehículo eléctrico. Por eso, los conductores actuales y futuros de vehículos eléctricos pueden alegrarse de que el precio de las baterías sea tan bajo.
"No hemos probado las baterías de los vehículos eléctricos de la forma adecuada", afirma Simona Onori, autora principal y profesora asociada de Ciencias de la Energía e Ingeniería en la Escuela de Sostenibilidad Doerr de Stanford. "Para nuestra sorpresa, la conducción real con aceleraciones frecuentes, frenadas que cargan un poco las baterías, paradas para entrar en una tienda y dejar descansar las baterías durante horas seguidas, ayuda a que las baterías duren más de lo que habíamos pensado basándonos en las pruebas de laboratorio estándar de la industria".
Una agradable sorpresa
Los investigadores diseñaron cuatro tipos de perfiles de descarga de VE, desde la descarga constante estándar hasta la descarga dinámica basada en datos reales de conducción. El equipo de investigación probó 92 baterías comerciales de iones de litio durante más de dos años con distintos perfiles de descarga. Al final, cuanto más fielmente reflejaban los perfiles el comportamiento real de conducción, mayor era la esperanza de vida del VE.
Según el estudio, varios factores contribuyen a esta inesperada longevidad. Un algoritmo de aprendizaje automático entrenado con todos los datos recopilados por el equipo ayudó a desentrañar el impacto de los perfiles de descarga dinámicos en la degradación de las baterías.
Por ejemplo, el estudio mostró una correlación entre las aceleraciones bruscas y cortas de los vehículos eléctricos y una degradación más lenta. Esto se opone a las suposiciones de los investigadores de baterías, incluido el equipo de este estudio, de que los picos de aceleración son malos para las baterías de los vehículos eléctricos.
Pisar fuerte el pedal no acelera el envejecimiento. En todo caso, lo ralentiza, explica Alexis Geslin, uno de los tres autores principales del estudio y estudiante de doctorado en ciencia e ingeniería de materiales y en informática en la Escuela de Ingeniería de Stanford.
Dos formas de envejecer
El equipo de investigación también buscó diferencias entre el envejecimiento de la batería debido a muchos ciclos de carga y descarga y el envejecimiento de la batería que simplemente se produce con el tiempo. Las pilas que tenemos en casa y que llevan años sin usarse en un cajón no funcionarán tan bien como cuando las compramos, si es que funcionan.
"Los ingenieros de baterías hemos asumido que el envejecimiento por ciclos es mucho más importante que el inducido por el tiempo. Esto se aplica sobre todo a los vehículos eléctricos comerciales, como autobuses y furgonetas de reparto, que casi siempre se utilizan o se recargan", explica Geslin. "En el caso de los consumidores que utilizan sus VE para ir al trabajo, recoger a sus hijos o ir al supermercado, pero que en la mayoría de los casos no los utilizan o ni siquiera los cargan, el tiempo se convierte en la causa predominante del envejecimiento frente a los ciclos".
El estudio identifica un punto óptimo de velocidad media de descarga para equilibrar el envejecimiento por tiempo y el envejecimiento por ciclos, al menos para la batería comercial que probaron. Por suerte, ese punto se encuentra dentro del rango de conducción realista de un vehículo eléctrico. Los fabricantes de automóviles podrían actualizar su software de gestión de baterías de vehículos eléctricos para aprovechar los nuevos hallazgos y maximizar la longevidad de la batería en condiciones reales.
De cara al futuro
"De cara al futuro, será muy importante evaluar nuevas químicas y diseños de baterías con perfiles de demanda realistas", afirma Le Xu, becario postdoctoral en ingeniería y ciencias de la energía. "Los investigadores pueden ahora revisar los supuestos mecanismos de envejecimiento a nivel químico, de materiales y de celdas para profundizar en su comprensión. Esto facilitará el desarrollo de algoritmos de control avanzados que optimicen el uso de las arquitecturas de baterías comerciales existentes."
El estudio sugiere que las implicaciones van más allá de las baterías. Científicos e ingenieros podrían aplicar los principios a otras aplicaciones de almacenamiento de energía, así como a otros materiales y dispositivos de las ciencias físicas en los que el envejecimiento es crucial, como plásticos, vidrios, células solares y algunos biomateriales utilizados en implantes.
"Este trabajo pone de relieve el poder de la integración de múltiples áreas de conocimiento -desde la ciencia de los materiales, el control y el modelado hasta el aprendizaje automático- para hacer avanzar la innovación", afirma Onori.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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