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Jul 04, 2023

Esta nueva tecnología podría eliminar la degradación del alcance de la batería de los vehículos eléctricos en climas fríos

Un cambio en la química de la batería podría acabar con el problema del bajo rendimiento en frío. Las baterías de los coches eléctricos se han convertido en uno de los mayores puntos de interés de la investigación en automoción. Un coche es uno de los

Un cambio en la química de la batería podría acabar con el problema del bajo rendimiento en frío.

Las baterías de los coches eléctricos se han convertido en uno de los mayores puntos de interés de la investigación en automoción. Un automóvil es uno de los peores lugares donde se puede colocar una batería. Las baterías de los vehículos eléctricos se agotan y recargan repetidamente (las baterías no resisten muy bien el vaciado), se sacuden sobre el pavimento lleno de baches, se cocinan en lo peor del calor del verano y se congelan en el invierno. Las baterías, al igual que las personas que las usan, no soportan muy bien el clima frío. (Cualquiera que utilice una cámara alimentada por batería para tomar fotografías en la nieve probablemente haya notado que el indicador de carga baja mucho más rápido de lo que debería).

Sin embargo, hay algunas buenas noticias. Los investigadores han descubierto una posible solución a ese último problema. Al alterar la fórmula de la batería, los científicos del Departamento de Energía de EE. UU. pueden haber ideado una batería que puede contener tanta energía en el frío como a una temperatura ambiente ideal.

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Como repaso rápido, una batería eléctrica tiene dos electrodos con un electrolito entre ellos. Los electrodos están conectados a los cables que transportan la electricidad a cualquier dispositivo que la esté utilizando. Básicamente, el electrolito almacena la electricidad hasta que se utiliza. Suele ser un líquido o una pasta (a excepción de las baterías de estado sólido, donde el electrolito es, como se puede suponer, sólido). Para generar electricidad, el electrodo en un extremo de la batería reacciona con el electrolito. Esta reacción química libera electrones. El electrodo en el extremo opuesto de la batería tiene una reacción química diferente con el electrolito. En lugar de liberar electrones como ocurre en el otro extremo de la batería, esta reacción requiere electrones adicionales antes de que pueda ocurrir, como los que han sido liberados por la actividad química en el extremo opuesto de la batería.

Debido a la forma en que está hecha una batería, los electrones no pueden simplemente saltar de un extremo al otro para llegar a donde se necesitan. En cambio, los electrones deben salir de la batería a través de los electrodos y viajar a través de los cables que están conectados a la batería. Convenientemente, esto envía los electrones a través de cualquier motor, luz o estéreo que las baterías estén alimentando. Es por eso que las baterías dejan de producir electricidad cuando se desconectan de un dispositivo que las utiliza. Al no haber forma de llevar electrones de un extremo de la batería al otro, la reacción química se detiene hasta la próxima vez que se utiliza el dispositivo eléctrico.

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El avance científico es un nuevo aditivo para electrolitos de baterías llamado “difluoro(oxalato)borato de litio”. Esto generalmente se abrevia a "LiDFOB", más pronunciable (y más fácil de escribir).

Tiene una gran ventaja sobre otros aditivos que ya se utilizan: funciona cuando las baterías se enfrían. El coche aún tendría una buena autonomía en caso de fuertes heladas invernales. Los científicos han afirmado que una batería LiDFOB funciona bien a temperaturas tan bajas como -4° F (-20° C). Además, las baterías LiDFOB han conservado su capacidad después de agotarse y recargarse 400 veces en pruebas de laboratorio. Se podría señalar que la batería de un vehículo eléctrico se agotará y recargará más de 400 veces durante su vida útil, y esa es una de las razones por las que las baterías LiDFOB aún se encuentran en las etapas de prueba y desarrollo.

Las baterías LiDFOB también son menos peligrosas cuando se incendian. Las baterías de iones de litio son muy difíciles de extinguir porque su propia química interna alimenta las llamas. Pueden arder lo suficiente como para separar el agua en hidrógeno y oxígeno. Algunos recordarán que el gas hidrógeno es lo que hizo que el Hindenburg fuera tan explosivo. (Antes de que alguien entre en pánico, los vehículos eléctricos no son más propensos a sufrir incendios que un automóvil con medio tanque de gasolina). Sin embargo, las baterías LiDFOB no tienen este peligro de provocar incendios explosivos que se perpetúan a sí mismos. Si bien pueden incendiarse en un accidente, los incendios resultantes serían mucho más fáciles de controlar para los bomberos y los trabajadores de rescate.

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En pocas palabras, la tecnología aún no está lista para entrar en producción en masa. Al igual que las baterías a base de agua que también son muy prometedoras en los laboratorios, las baterías LiDFOB no están listas para colocarse debajo de todos los automóviles ni en todos los teléfonos celulares. Después de resolver todos los problemas del laboratorio, aún es necesario probarlos contra las duras realidades del mundo real antes de que alguien comience a solucionarlos en las fábricas.

Además, los métodos de producción en masa aún no se han resuelto del todo. Como se podría inferir fácilmente, aumentar la producción de baterías es mucho más difícil que duplicar una receta de pastelitos. Además, LiDFOB tiene un precio prohibitivo. Un proveedor científico cotiza actualmente un precio de 239,50 dólares el gramo.

Por último, nadie está muy seguro de cómo el flúor de las baterías cambiaría el proceso de reciclaje. El flúor en sí tendría que ser capturado y recuperado con cuidado. Los compuestos de flúor fueron una de las principales causas del agujero de la capa de ozono. (Como aclaración: el flúor puro no daña la atmósfera. Sin embargo, los compuestos que contienen flúor sí lo hacen. Como no es realista pretender que el flúor en el aire simplemente flotará libremente y nunca reaccionará con nada con lo que choque, el flúor necesita contenerse cuidadosamente.)

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LiDFOB no es la única tecnología de baterías en proceso. En este momento, las baterías eléctricas son una de las mayores áreas de investigación científica. Mucha gente en la década de 1980 se quejó contra la proliferación de baterías, que se utilizaban en todo, desde walkmans hasta juguetes baratos. Sin embargo, sus objeciones parecen curiosas en comparación con lo omnipresentes que son las baterías en la actualidad. Esto ha hecho que las deficiencias de las baterías sean más difíciles de ignorar. La demanda de materiales de tierras raras (todo ese litio tiene que venir de alguna parte), el peligro de incendios, la necesidad de procesos de reciclaje más exhaustivos que extraigan absolutamente todo lo que pueda reutilizarse, la necesidad de que las baterías sobrevivan al agotamiento repetido y recargados, y otras cuestiones se han vuelto más urgentes.

Los vehículos eléctricos han hecho que todos estos problemas se destaquen más que nunca. Para muchas personas, la batería de un vehículo eléctrico es la más grande que jamás tendrán en su casa. Las baterías de los vehículos eléctricos deben resistir las inclemencias del tiempo, el riesgo constante de pinchazos por una conducción descuidada y las sacudidas y traqueteos constantes en carreteras en mal estado. Además, y esto no se discute mucho, la era (aún incipiente) de los vehículos eléctricos puede ser la primera vez que baterías tan grandes se venden en masa a personas que no se molestan en preocuparse por ellas.

Los entusiastas de los automóviles a menudo olvidan que la mayoría de los conductores no piensan en el sistema de propulsión todo el tiempo. Por lo tanto, las baterías de los vehículos eléctricos tendrán que diseñarse para resistir años de uso por parte de personas a las que no les importa el mantenimiento adecuado de las baterías (las pocas que hay). Si bien a los puristas del automóvil les encanta burlarse de los llamados "automóviles electrodomésticos" y de sus propietarios, estos vehículos constituyen la mayoría de los automóviles que circulan por las carreteras. La batería de un vehículo eléctrico debe poder sobrevivir debajo de un automóvil al que se le dé el menor mantenimiento posible. Por todas estas razones (y otras), las baterías son actualmente una de las mayores áreas de investigación de los vehículos eléctricos. Independientemente de si las baterías LiDFOB cumplen su promesa inicial, es absolutamente seguro que en menos tiempo de lo que la mayoría de la gente piensa, las baterías de los vehículos eléctricos de hoy parecerán tan encantadoramente anticuadas como un motor de los años cincuenta.

Escritor y ocasional autor reacio de cambios de motores, James O'Neil es un entusiasta de la era del malestar y también está fascinado por las muchas formas en que la industria automotriz se ha recuperado desde entonces de esos días oscuros. Autos de elección: Toyota Corolla (cualquier año) o Chevrolet Caprice 1982.