Las baterías de iones de litio son actualmente las más utilizadas en dispositivos portátiles y vehículos eléctricos. Junto a una razonable seguridad, ofrecen alta densidad energética y una aceptable vida útil. Características suficientes para haber logrado generalizarse en la industria, lo que ha permitido su viabilidad económica y la producción a gran escala.
Sin embargo, no son perfectas y se enfrentan problemas de durabilidad que afectan a su rendimiento y a su ciclo de vida. La degradación con cada ciclo de carga y descarga disminuye su capacidad por la pasivación del ánodo y el crecimiento de dendritas de litio causa cortocircuitos internos. Pueden perder hasta un 20% de su capacidad tras unos pocos cientos de ciclos, afectando su duración y eficiencia.
Las pruebas de Farasis Energy
Disponibles desde 2018, Farasis Energy decidió probar sus celdas en formato bolsa P73 y P75 con química NCM (níquel, cobalto, manganeso). Sobre ellas afirman que proporcionan alrededor de 300 kilómetros más de autonomía en vehículos pesados que la LFP (litio ferrofosfato).
Para demostrar que son capaces de alcanzar un millón de millas, aproximadamente 1,6 millones de kilómetros, que traducido a ciclos de carga y descarga completos son aproximadamente 5.000. Este escenario se redujo a un periodo de 24 a 36 meses en las pruebas.
La temperatura es uno de los grandes enemigos de las baterías de litio y su durabilidad. Cuando es alta se acelera la degradación y aumenta el riesgo de incendio o explosión debido a la reacción térmica descontrolada. Cuando es baja se reduce el rendimiento de las baterías afectando a su capacidad de descarga y a su eficiencia energética.
La sobrecarga provoca la oxidación del electrolito y daña la estructura interna de la batería y la descarga profunda causar la formación de depósitos metálicos en el ánodo y la degradación del electrolito.
Para abordar los distintos factores que causan su desgaste prematuro, las operaciones de recarga se realizaron bajo diversas condiciones, en algunos casos, muy exigentes. Así, mientras algunas pruebas se realizaron con profundidades de descarga superiores al 90% otras recuperaban del 10 al 80% de la capacidad en 20 o 30 minutos.
Los ingenieros de Farasis Energy ajustaron la temperatura para replicar las condiciones de diferentes climas: Estados Unidos, Europa Occidental y China, variando el rango de temperaturas entre 25 y 35°C y la presión durante las pruebas de laboratorio, para simular las condiciones reales delos vehículos.
Resultados por encima de lo esperado
Con una densidad energética de 270 Wh/kg, las celdas P75 mantuvieron casi el 85% de su capacidad energética después de 5.000 ciclos. Las celdas P73, con una densidad de 285 Wh/kg conservaron el 82,5%.
Tras las pruebas, Farasis Energy afirma con que las baterías que utilizan sus celdas pueden durar un millón de millas en 15 años, conservando más del 70% de su capacidad inicial. Sin embargo, no proporciona una explicación clara de cómo llega a esta cifra.
El fabricante explica esta elevada vida útil a varias características clave. La primera es el uso de un material semisólido para cubrir los separadores de las celdas, reduciendo la cantidad de electrolito. A su vez, esto garantiza una excelente conductividad iónica y una elevada estabilidad química que también poseen los materiales del cátodo y del ánodo gracias a una optimizada interfaz entre electrolito y electrodo que mejora el rendimiento.
Además de sus pruebas, las celdas P75 y P73 también han sido utilizadas por fabricantes de aviones eléctricos eVTOL (de despegue y aterrizaje vertical), que tienen previsto utilizarlas como taxis urbanos en el futuro. Estas celdas han demostrado soportar más de 10.000 ciclos, lo que las hace preferibles a los modelos cilíndricos o prismáticos en este tipo de aplicaciones.
