¿Por qué los vehículos eléctricos se cargan lentamente? Explicación de los límites de la batería de litio

Una de las mayores barreras para los compradores de vehículos eléctricos (EV) es la velocidad de carga. Nadie quiere quedarse 40 minutos en una estación de carretera. Echemos un vistazo más de cerca a por qué los vehículos eléctricos tardan tanto en recargarse y qué se está haciendo para superar este importante obstáculo para la adopción de vehículos eléctricos.

¿Cuánto tiempo tarda en cargarse un vehículo eléctrico?

El tiempo exacto que se tarda en cargar la batería de un vehículo eléctrico dependerá del punto de carga, de la carga que queda para llenar el vehículo eléctrico y de una gran variedad de factores ambientales. Por ejemplo, un Tesla Model 3 completamente agotado y con mayor capacidad tomaría de ocho a 12 horas para cargar en casa con un conector de alta potencia. Mientras tanto, una estación Supercharger podría hacer el mismo trabajo en 25 a 30 minutos.

¿Es necesario cargar completamente los vehículos eléctricos?

Uno de los hábitos arraigados entre los conductores a la hora de cargar combustible es el de recargar hasta el 100%. Con la gasolina, esto tiene sentido, pero las baterías pueden sufrir daños importantes cuando se las lleva a esos extremos en capacidad.

Es posible que haya visto funciones en portátiles que priorizan la salud de la batería al limitar la carga máxima al 80%. Ahora es una práctica común que los teléfonos programen tasas de carga para que solo alcancen el 100% cuando estás a punto de despertarse por la mañana; de esa manera, la batería no pasará mucho tiempo a punto de estallar con fuerza.

Estas precauciones tienen que ver con la química de la batería. Como explicamos en nuestra guía de baterías, funcionan moviendo átomos de litio de un lado de una batería a otro. Los electrones no pueden acompañarlos debido a una barrera entre las dos mitades de la batería. Entonces, los electrones toman la ruta escénica a través de un circuito eléctrico que alimenta nuestros dispositivos. Finalmente, los electrones se reúnen con sus compañeros de litio perdidos hace mucho tiempo al otro lado de la batería.

A cada lado de la batería hay un medio donde esos iones de litio pueden permanecer mientras tanto. Esos átomos de litio son vitales para la estabilidad estructural de los medios en los que permanecen. Cuando no hay litio en ninguno de los extremos, esas estructuras sufren un gran impacto, lo que reduce su capacidad para acomodar iones de litio en el futuro y, en última instancia, perjudica la capacidad de carga. Una descarga profunda afecta la duración de la batería al igual que una sobrecarga por la misma razón: estás privando a un lado de la batería. batería de átomos de litio que los medios necesitan para apuntalar la estructura y acomodar más litio en el futuro.

Debido al efecto que estas cargas extremas de la batería tienen en la vida útil general, los sistemas de gestión integrados en los vehículos eléctricos informarán una carga real insuficiente en el extremo inferior y una carga excesiva en el extremo superior. Esto protege a los usuarios de dañar la salud a largo plazo de sus baterías en aras de tener un poco más de energía en el momento. Entonces, incluso si un vehículo eléctrico dice que está al 100%, es probable que la batería todavía tenga un búfer vacío que garantiza que no se perjudique la duración de la batería a largo plazo.

¿Por qué los vehículos eléctricos se cargan lentamente?

Si estás cargando una batería casi agotada, el primer 80% se agota en aproximadamente media hora, mientras que el último 20% tarda el mismo tiempo. Como comentamos anteriormente, la duración general de la batería se reduce debido a la sobrecarga, por lo que los puntos de carga comenzarán a reducir el rendimiento cuando detecten que la batería está casi llena.

Además de garantizar que la batería de su vehículo eléctrico funcione a largo plazo, esta desaceleración también es una medida de seguridad. Cuando las baterías se calientan, explotan más. Sí, los paquetes de baterías tienen capas de enfriamiento entretejidas, pero solo llegarán hasta cierto punto para contrarrestar el calor generado por la carga.

¿Cómo se puede cargar un vehículo eléctrico más rápidamente?

En este momento, la forma más rápida de cargar los vehículos eléctricos es en las estaciones de carga de corriente continua de nivel 3. Los supercargadores Tesla son el gran nombre en esa categoría, pero existen otras alternativas de alta velocidad.

A medida que mejora la tecnología de la batería, es probable que veamos que los tiempos de carga también mejoren. Los supercondensadores son un avance prometedor que permite a los vehículos recibir una gran carga rápidamente mientras se detienen. Por supuesto, eso depende de la instalación de estaciones de carga exclusivas a lo largo de las rutas. Los condensadores también tienen una capacidad energética mucho menor que una batería adecuada, por lo que, como mucho, estaríamos analizando sistemas híbridos.

El grafeno es un material prometedor que estamos empezando a ver en la electrónica de consumo que se especializa en carga rápida. Ampliar esto a las baterías de vehículos eléctricos proporcionará una mejora perfecta en los tiempos de carga sin necesidad de actualizar la infraestructura. Aunque dependerá de los reemplazos de las baterías, la tecnología fundamental de las baterías no cambiaría mucho más allá del cambio del grafeno como uno de los componentes principales.

Las baterías de estado sólido representan un cambio mucho más dramático en la tecnología de baterías. Estos han sido objeto de investigación durante años y, aunque todavía no han logrado llegar al mercado, la promesa es grande. Las baterías de estado sólido son ligeras y estables, lo que significa que podrían aceptar una carga más rápida sin los peligros de sobrecalentamiento como vemos entre las baterías tradicionales con electrolitos líquidos.

Con suerte, eso explica algunos de los desafíos relacionados con los tiempos de carga de los vehículos eléctricos. La espera es incómoda, pero mantiene las baterías funcionando durante más tiempo y proporciona una red de seguridad. En un futuro próximo, es probable que las mejoras en las baterías reduzcan los tiempos de carga de los vehículos eléctricos.

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