Las baterías de los vehículos eléctricos sujetos al uso normal en la realidad cotidiana podrían durar aproximadamente un tercio más de lo que los investigadores habían calculado en pruebas en laboratorio, según un nuevo estudio realizado por científicos de la Universidad de Stanford y el SLAC National Accelerator Laboratory (EEUU). Esto implica que el propietario de un vehículo eléctrico típico puede evitar comprar un automóvil nuevo durante varios años más de lo previsto hasta ahora.
Habitualmente, los científicos e ingenieros de baterías han probado los ciclos de vida de los nuevos diseños de baterías en laboratorios, utilizando una tasa constante de descarga seguida de recarga. Repiten este ciclo reiteradamente para comprobar si un nuevo diseño tiene buenas expectativas de vida, entre otras cualidades.
La vida de las baterías se mide en pruebas de laboratorio, pero un análisis en la vida real demuestra que duran un tercio más de lo calculado
Pero, según el estudio publicado en Nature Energy, esta no es la mejor manera de predecir la esperanza de vida de las baterías de los vehículos eléctricos, especialmente para las personas que los utilizan en sus desplazamientos diarios. Si bien los precios de las baterías se han desplomado alrededor de un 90% en los últimos 15 años, las baterías aún representan casi un tercio del precio de un vehículo eléctrico nuevo. De ahí la importancia de que este elemento dure cuantos más años sea posible.
Batería eléctrica de un coche / Agencias
«No hemos estado probando las baterías de los vehículos eléctricos de la manera correcta y, para nuestra sorpresa, conducir en condiciones reales (con aceleraciones frecuentes, frenar para cargar un poco las baterías, detenerse para entrar en una tienda y dejar que las baterías descansen durante horas), ayuda a que las baterías duren más de lo que pensábamos según las pruebas de laboratorio estándar de la industria«, afirma Simona Onori, autora principal y profesora asociada de ciencias de la energía e ingeniería en la Escuela de Sostenibilidad Doerr de Stanford.
Una agradable sorpresa
Los investigadores diseñaron cuatro tipos de perfiles de descarga de vehículos eléctricos, desde la descarga constante estándar hasta la descarga dinámica basada en datos de conducción real. El equipo de investigación probó 92 baterías de iones de litio comerciales durante más de dos años en todos los perfiles de descarga. Al final, cuanto más realistas eran los casos analizados de conducción real, mayor era la esperanza de vida de los vehículos eléctricos.
Fabricación de una batería de coche eléctrico / Agencias
El estudio descubre que varios factores contribuyen a esta inesperada longevidad. Por ejemplo, el estudio demostró una correlación entre aceleraciones cortas y bruscas de vehículos eléctricos y una degradación más lenta. Esto contradecía las suposiciones que los investigadores de baterías, incluido el equipo de este estudio, habían mantenido durante mucho tiempo: que los picos de aceleración eran malos para las baterías de los vehículos eléctricos.
Por el contrario, pisar el acelerador no acelera el envejecimiento. En todo caso, lo ralentiza, explicó Alexis Geslin, uno de los tres autores principales del estudio.
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 su envejecimiento debido simplemente al paso del tiempo. Hay que tener en cuenta que las baterías que guardamos en casa y que han estado sin usar en un cajón durante años no funcionarán tan bien como cuando se compraron, si es que funcionan.
«Los ingenieros de baterías hemos asumido que el envejecimiento por ciclo es mucho más importante que el envejecimiento inducido por el tiempo. Eso es cierto, sobre todo para los vehículos eléctricos comerciales, como los autobuses y las furgonetas de reparto, que casi siempre están en uso o se están recargando», dijo Geslin. «Pero para los consumidores que utilizan sus coches eléctricos para ir al trabajo, recoger a sus hijos, ir al supermercado, pero la mayoría de las veces no los utilizan o ni siquiera los cargan, el tiempo se convierte en la causa predominante del envejecimiento frente al ciclo«, añadió.
También han descubierto que dar acelerones no envejece la batería / Agencias
El estudio identifica un punto óptimo de tasa de descarga promedio para equilibrar el envejecimiento temporal y el envejecimiento del ciclo, al menos para la batería comercial que probaron. Afortunadamente, esa ventana está en el rango de conducción que habitualmente tienen los vehículos eléctricos en la vida real.
Revisar los mecanismos de envejecimiento
«En el futuro, evaluar nuevas químicas y diseños de baterías con perfiles de demanda realistas será realmente importante», dijo el investigador postdoctoral en ciencias e ingeniería energética Le Xu. «Los investigadores podrán ahora revisar los mecanismos de envejecimiento a nivel de química, materiales y celdas para mejorar su gestión. Esto facilitará el desarrollo de algoritmos de control avanzados que optimicen el uso de las arquitecturas de baterías comerciales existentes».
Las implicaciones se extienden más allá de las baterías, sugiere el estudio. Los científicos e ingenieros podrían aplicar los principios a otras aplicaciones de almacenamiento de energía, así como a otros materiales y dispositivos en las ciencias físicas en los que el envejecimiento es crucial, como plásticos, vidrios y células solares.
Estudio de referencia: 10.1038/s41560-024-01675-8.html
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