El Laboratorio Nacional de Oak Ridge (ORNL) del Departamento de Energía de EE.UU. ha logrado un gran avance en el campo de las baterías para vehículos eléctricos, trayendo nueva esperanza para mejorar la competitividad de la industria del transporte estadounidense. Desarrollar baterías nacionales para vehículos eléctricos que permitan carga rápida y larga autonomía es clave para elevar la competitividad de la industria del transporte de EE.UU., pero la densidad de energía requerida para extender la autonomía a menudo sacrifica la velocidad de carga y la vida útil de la batería.

Los investigadores del ORNL, al integrar un nuevo colector, han fabricado exitosamente una batería que combina una excelente densidad de energía con capacidad de carga rápida duradera. Esta batería puede recuperar al menos el 80 % de su carga en 10 minutos, y al reducir el uso de metales, particularmente el cobre de alta demanda, alivia la presión sobre la cadena de suministro estadounidense.

El investigador principal Georgios Polyzos afirmó que esta tecnología ahorra significativamente materiales cercanos al crítico, reduciendo drásticamente la cantidad de cobre y aluminio necesarios, y aumenta sustancialmente la densidad de energía alcanzable con una carga de 10 minutos.

El colector, como componente clave de la batería, es responsable de conducir la corriente del material activo dentro de la batería al circuito externo, generalmente hecho de láminas metálicas, con una en cada extremo del electrodo: lámina de cobre para el ánodo y lámina de aluminio para el cátodo. Sin embargo, estas láminas metálicas aumentan el peso de la batería, lo que a su vez incrementa el peso total del vehículo y la energía requerida para impulsarlo.

El nuevo colector desarrollado en esta ocasión fue fabricado por el socio industrial Group Soteria Battery Innovation y consiste en un polímero intercalado entre capas extremadamente delgadas de cobre o aluminio. Los investigadores del ORNL descubrieron que este nuevo componente puede reducir el costo del colector en un 85 %, proporcionar un 27 % de energía adicional para una mayor autonomía y mantener una alta densidad de energía después de mil ciclos. Incluso en condiciones de carga rápida extrema, su rendimiento es comparable al de los colectores tradicionales, pero con un peso de solo aproximadamente un cuarto del de estos, permitiendo que los vehículos eléctricos viajen distancias más largas con la misma cantidad de carga.

Para asegurar que esta tecnología pueda escalarse y comercializarse, los investigadores del ORNL fabricaron baterías de botón y de bolsa en la fábrica de baterías abierta utilizando procesos estándar de la industria. Polyzos indicó que, aunque los materiales más delgados son más propensos a arrugarse, el equipo encontró parámetros precisos para integrarlos exitosamente en el proceso de producción en rollo a rollo. Otros colectores experimentales suelen requerir procesos de fabricación costosos y complejos, incompatibles con los métodos estándar de rollo a rollo.