Baterías de vehículos eléctricos de próxima generación: estas son las preguntas que aún debemos responder

Baterías de vehículos eléctricos de próxima generación: estas son las preguntas que aún debemos responder

Michael Wang, PhD en Ciencia e Ingeniería de Materiales. candidato, utiliza una guantera para inspeccionar una celda de batería de metal de litio en un laboratorio de la Universidad de Michigan en 2020 Fuente: Universidad de Michigan

La próxima generación de baterías para vehículos eléctricos con mayor alcance y mayor seguridad podría surgir en forma de tecnología de semiconductores de metal de litio.

Sin embargo, según los investigadores de la Universidad de Michigan, se deben responder preguntas clave sobre esta prometedora fuente de alimentación antes de que pueda saltar del laboratorio a las instalaciones de producción. Y con esfuerzos para traer vehículos eléctricos dicen que para la mayor parte de la población, estas preguntas requieren respuestas rápidas.

Jeff Sakamoto y Neil Dasgupta, profesores asociados de ingeniería mecánica en la UM, fueron investigadores líderes iluminado baterías de semiconductores de metal en la última década. En un fragmento de perspectiva en la revista Joule, Sakamoto y Dasgupta presentan las principales cuestiones a las que se enfrenta la tecnología. Trabajaron en estrecha colaboración con los líderes de la industria automotriz para desarrollar preguntas.

Este año, los principales fabricantes de automóviles están recurriendo a los vehículos eléctricos, y muchos anuncian planes para eliminar gradualmente los automóviles con motor de combustión en los próximos años. Las baterías de iones de litio hicieron posible los primeros vehículos eléctricos y siguen siendo la fuente de energía más popular para los últimos modelos que salen de las líneas de montaje.

Estas baterías de iones de litio se acercan más a las suyas Rendimiento máximo en términos de rango de EV con una sola carga. También requieren un sistema de gestión de baterías pesado y voluminoso, sin el cual existe el riesgo de incendios a bordo. Al utilizar metal de litio como ánodo de la batería junto con cerámica de electrolitos, los científicos han demostrado el potencial de duplicar el rango de EV para una batería del mismo tamaño, al tiempo que reducen drásticamente el riesgo de incendios.

«En la última década se han logrado grandes avances en la mejora de las baterías de semiconductores de metal de litio», dijo Sakamoto. «Sin embargo, existen varios desafíos para la comercialización de tecnología, especialmente para vehículos eléctricos».

Las preguntas que deben responderse para realizar este potencial incluyen:

  1. ¿Cómo podemos producir cerámica quebradiza en las hojas masivas y delgadas como el papel que requieren las baterías de metal de litio? ¿El uso de cerámica en baterías de metal de litio, que requieren energía para calentarlas a más de 2,000 grados Fahrenheit durante la producción, equilibrará sus beneficios ambientales en los vehículos eléctricos?
  2. ¿Se pueden adaptar tanto la cerámica como su proceso de fabricación para acomodar fallas como grietas de una manera que no obligue a los fabricantes de baterías y automóviles a revisar drásticamente sus negocios?
  3. Una batería de metal de litio de estado sólido no requeriría un sistema de gestión de batería pesado y voluminoso baterías de iones de litio debe mantenerse la durabilidad y reducirse el riesgo de incendio. ¿Cómo afectará la reducción del peso y el volumen de un sistema de gestión de baterías, o su eliminación por completo, el rendimiento y la vida útil de una batería de semiconductores?
  4. Iluminado metal debe estar en contacto constante con el electrolito cerámico, lo que significa que se necesita equipo adicional para aplicar presión para mantener el contacto. ¿Para qué se utilizará el hardware añadido? batería rendimiento de embalaje?

Sakamoto, que enfoca su propia startup metal de litio baterías de semiconductores, dice que la tecnología tiene un momento ahora. Pero el entusiasmo que está impulsando este momento, dice, no puede adelantarse a sí mismo.

El artículo se titula «Transición baterías de semiconductores del laboratorio al mercado: combinando la mecánica electroquímica con consideraciones prácticas ”.


Batería de estado sólido de litio estable y duradera

Más información:
Michael J. Wang et al., Transición de la batería de estado sólido del laboratorio al mercado: vinculación de la electroquimio-mecánica con problemas prácticos, Joule (2021). DOI: 10.1016 / j.joule.2021.04.001

Información de la revista:
Joule


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