Estructura de batería de iones de litio que se autocalienta a bajas temperaturas

Entregado el 20 de septiembre de 2015

Aceptado el 30 de noviembre de 2015

Publicado online el 20 de enero de 2016

Las baterías de iones de litio se ven afectadas gravemente por la pérdida de potencia a temperaturas por debajo de los 0º C, limitando el uso en aplicaciones tales como coches eléctricos en climas fríos y drones que vuelan a grandes alturas (1, 2). Las consecuencias prácticas de tal pérdida de potencia son la necesidad de baterías más grandes y caras para que lleve a cabo el arranque de motor en frío, una carga más lenta en climas fríos, la reducción del frenado regenerativo y la reducción de la autonomía hasta un 40% (3). Los anteriores intentos por mejorar el rendimiento de las baterías de iones de litio a baja temperatura (4) se han centrado en desarrollar aditivos para mejorar el comportamiento de los electrolitos a bajas temperaturas (5, 6) y en el calentamiento externo y aislamiento de las células energéticas (7, 8, 9). Aquí evaluamos la estructura de una batería de iones de litio, una célula energética para cualquier tipo de clima que se calienta por sí misma por debajo de los 0º C, sin necesidad de dispositivos externos de calentamiento o aditivos electrolíticos. El mecanismo de autocalentamiento crea una interfaz electroquímica que favorece la carga y descarga de energía. Mostramos que el calentamiento interno de dicha célula energética a 0ºC se da en 20 segundos a -20º C y en 30 segundos a -30ºC, consumiendo únicamente un 3,8% y 5,5% de la capacidad de la célula energética respectivamente. Esta batería que se autocalienta y que funciona en cualquier clima produce una potencia de descarga/regeneración de 1,061/1,425 W/Kg a un 50% de capacidad de carga (SOC) y -30º C, entregando de 6,4 a 12,3 veces la energía en baterías de iones de lito de vanguardia. Esperamos que esta batería adaptada a cualquier clima permita desarrollar la tecnología stop-start capaz de ahorrar de un 5 a 10% del combustible para ochenta millones de vehículos nuevos fabricados cada año (10). Dado que sólo se usa una pequeña parte de la energía de la batería para el autocalentamiento, prevemos que puede ser útil para coches eléctricos con batería recargable, la robótica y aplicaciones para la exploración espacial.

Nota: traducción de un estudio publicado en Nature.