El avance del Laboratorio Nacional de Oak Ridge del Departamento de Energía de EE. UU. (ORNL) podría reconstruir el futuro de los vehículos eléctricos (EV).
Los científicos de ORNL han anunciado un nuevo tipo de coleccionista actual que puede acelerar significativamente los tiempos de carga EV, aumentar la densidad de energía y reducir la dependencia de materias primas importantes como el cobre.
Este avance podría desempeñar un papel fundamental en el cambio de la competitividad del sector del transporte de los Estados Unidos.
Por qué la carga rápida de EV es importante
Los tiempos de carga EV mejorados no son solo una conveniencia, sino una necesidad estratégica. Para que los Estados Unidos sigan siendo competitivos en el mercado automotriz global, es esencial desarrollar baterías EV producidas en el país que se puedan recargar rápidamente y apoyar la conducción a larga distancia.
Sin embargo, la alta densidad de energía, un requisito crítico para viajes largos, generalmente puede imponer la velocidad de carga y la duración de la batería. Llenar este vacío es importante para el liderazgo de adopción y fabricación de EV a gran escala.
La nueva tecnología de colección actual ofrece una forma de superar esta compensación, ofreciendo una alta densidad de energía y la capacidad de manejar una carga muy rápida, recuperando el 80% de la energía de la batería en solo 10 minutos.
Esto podría eliminar uno de los mayores obstáculos que enfrenta la infraestructura EV de hoy.
¿Cuál es el coleccionista actual?
El colector actual es el componente fundamental de todas las baterías de iones de litio. Realiza corriente desde el material activo de la batería al circuito externo.
Por lo general, estos están hechos de cobre (para el ánodo) y aluminio (para el cátodo), lo que agrega una cantidad considerable de peso y costo a la batería.
Las baterías pesadas reducen la eficiencia del vehículo y aumentan el consumo de energía, mientras que la creciente demanda global de cobre y aluminio crea vulnerabilidad de la cadena de suministro. La innovación de ORNL aborda ambos problemas.
Más ligero, más barato y más eficiente colector de corriente
En asociación con el Soteria Battery Innovation Group, los investigadores de ORNL han desarrollado un nuevo colector de corriente de polímero metalizado.
Consiste en un núcleo de polímero delgado en capas con cobre ultra delgado o aluminio. Este diseño reduce el uso del metal hasta en un 85%, reduce el peso del colector en un 75%, proporciona un 27%de energía por carga, lo que permite viajes más largos con una sola carga.
Además, los nuevos coleccionistas conservan su rendimiento incluso después de 1,000 ciclos de carga de alta velocidad extrema, un escenario en el que las baterías tradicionales a menudo se deterioran rápidamente. Resultados: disminución de la duración de la duración de la batería, la velocidad de carga y la necesidad de materias primas críticas.
Compatibilidad con la producción en masa
Una barrera común para la innovación de la batería es la escalabilidad. Muchas alternativas a los coleccionistas tradicionales de hoy requieren métodos de fabricación complejos que sean incompatibles con la producción de rollo a rollo estándar de la industria. Ornl tomó este desafío de frente.
Los investigadores han integrado un nuevo colector liviano en células de monedas y celdas de bolsa utilizando el mismo método de rollo a rollo que se encuentra en las plantas de batería comerciales.
A pesar de la tendencia a arrugarse en materiales delgados, el equipo ha identificado los parámetros de procesamiento óptimos que pueden ser viables para la producción en masa. Esto allana el camino para la adopción comercial sin la necesidad de grandes revisiones de infraestructura.
El diseño inteligente aumenta la seguridad
Además del rendimiento y los beneficios de costos, los coleccionistas de corriente de polímeros metalizados aumentan la seguridad de la batería.
Si se produce un cortocircuito, los componentes de plástico del colector se derretirán, separarán la capa de metal, interrumpirán el flujo de corriente y funcionarán de manera efectiva como un interruptor de circuito incorporado. Según las pruebas de Soteria, este diseño reduce el riesgo de incendios de baterías de iones de litio hasta en un 90%.
Acelerar la transición EV de los Estados Unidos
Financiado por la Oficina Avanzada de Materiales y Manufactura de Manufactura de DOE (AMMTO), esta innovación representa un paso crítico hacia baterías EV más sostenibles y de alto rendimiento.
Al reducir la dependencia de los metales importados y mejorar las capacidades de carga rápida, se alinea perfectamente con los objetivos nacionales de seguridad energética y competitividad industrial.
A medida que el mercado de EV acelera, la tecnología como esta nueva y actual coleccionista puede definir la próxima generación de vehículos eléctricos hechos por Estados Unidos.
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