El niobio reduce el tiempo de recarga de baterías y los coches eléctricos podrán abastecerse tan rápido como los vehículos de gasolina.

Los Tiempos de Carga Lentos Están Reteniendo a Clientes Potenciales de Coches Eléctricos, Pero la Ciencia Emergent Dice que una Batería de Carga Rápida es Posible Utilizando Baterías de Niobio.

Los coches eléctricos están ganando popularidad rápidamente, pero algunos compradores potenciales permanecen dudosos. Una gran razón es que la carga de esta categoría de vehículos es lenta. Mientras que los conductores de hoy están acostumbrados a llenar el tanque de gasolina en menos de cinco minutos, los coches eléctricos, dependiendo del tamaño y las especificaciones de la batería, normalmente tardan al menos 30 minutos para cargar el 80% en las estaciones de carga más rápidas del mercado. Pero esta situación puede cambiar con la llegada de las baterías de niobio.

Potencial de la Batería de Litio

En cinco o 10 años, sin embargo, podría ser posible un cargador mucho más rápido. Las empresas están desarrollando nuevos materiales para baterías de iones de litio, así como nuevas baterías de «estado sólido» y niobio, que son más estables a velocidades de carga más rápidas.

Podrían ofrecer tasas de recarga de 20 minutos o menos. Mientras tanto, un equipo de científicos diseñó recientemente un prototipo de batería de litio que, en condiciones de laboratorio, puede recargar más del 50% de su capacidad en solo tres minutos – y hacer esto miles de veces sin degradarse significativamente. Esto, dicen los investigadores, puede abrir camino a baterías que pueden recargarse completamente en menos de 10 minutos.

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Sin embargo, todavía hay desafíos de ciencia e ingeniería que deben superarse antes de que las baterías de coches eléctricos de carga ultrarrápida sean técnicamente viables y accesibles. Y algunos expertos cuestionan si los eléctricos que pueden cargarse tan rápido son realmente el futuro que queremos – al menos con la matriz eléctrica que tenemos ahora.

Los Coches Eléctricos Podrán Cargarse en Menos de 10 Minutos con Baterías de Niobio

El tiempo de carga de las baterías a base de níquel con niobio es inferior a 10 minutos, sin riesgo de daños o explosiones, en comparación con 3-8 horas para baterías de iones de litio más típicas, porque el niobio sustituye al grafito en la batería, afirma el científico L. Ribas.

Las baterías de niobio pueden tener la mitad del tamaño de las baterías a base de carbono, pero su densidad de energía más baja ofrece una autonomía de 350 km, en lugar de 500 km. El precio final para los dos tipos de batería debe ser el mismo, US$ 100/kwH.

«El número mágico para empatar con el motor de combustión interna», según Ribas. «La tecnología de batería es un juego de compromiso: aún no tenemos una tecnología que pueda proporcionar todas las propiedades que los usuarios finales buscan. Para tener algunas ventajas, pagas una penalización sobre las otras», dijo él.

Actualmente, el principal producto de la CBMM es el ferroniobio, con capacidad para producir 150 mil mt/año para la industria siderúrgica, representando el 75% de la facturación de la empresa de R$ 6,98 mil millones en 2020.

«La industria del acero, incluyendo el segmento de aleaciones de acero de alta resistencia, será nuestro negocio principal por al menos 10 años, pero estamos buscando diversificar», dijo Ribas. «Nuestro plan estratégico es que las baterías puedan representar el 25% de nuestros ingresos dentro de 10 años.»

¿Un Futuro de Carga Ultrarrápida?

Aunque añadir 300 km de autonomía en 15 minutos es rápido, está muy lejos de estar preparados para un viaje en cinco minutos. Aquellos que esperan una experiencia de carga como esta pueden querer esperar la próxima generación de tecnologías de batería. Una manera de hacer una batería de iones de litio que pueda cargar de forma segura aún más rápido es usar materiales alternativos de ánodo.

Por ejemplo, la startup Echion Technologies, con sede en el Reino Unido, desarrolló un ánodo de niobio que no promueve el recubrimiento de litio o la formación de dendritos. Las baterías hechas con este material pueden ser cargadas “tan rápido como quieras”, dice el CEO Jean De La Verpilliere.

Su prototipo de celdas de batería puede ser cargado en seis minutos “sin afectar la seguridad o la vida útil de la batería”, según el desarrollador. Sin embargo, esta carga rápida tiene un precio: los ánodos de niobio almacenan menos energía por unidad de masa que los convencionales de grafito. Como los fabricantes de coches eléctricos tienden a priorizar baterías densas en energía (que pueden durar más tiempo con una sola carga) en lugar de baterías de carga ultrarrápida, la Echion está actualmente apuntando a otros mercados para sus baterías, como el almacenamiento en red y herramientas eléctricas.

Eventualmente, De La Verpilliere prevé que una versión de estas baterías de niobio pueda ser utilizada en flotas de vehículos donde cualquier tiempo de inactividad para recargar cuesta dinero a la empresa. Para los conductores individuales que buscan una mayor cantidad de kilovatios, los diseños emergentes de baterías de estado sólido son prometedores.

En tales baterías, los iones de litio fluyen a través de un electrolito sólido, generalmente cerámico, en lugar de líquido. Como los electrolitos líquidos son inflamables, esto hace que la batería sea más segura. También abre la posibilidad de utilizar diferentes materiales anódicos que son más resistentes al recubrimiento de litio y, por lo tanto, pueden cargarse más rápidamente.