Carga ultrarrápida en la primera recarga, ¿la clave para mejorar la vida útil de la batería?

Las baterías más difundidas en la actualidad para la mayor parte de vehículos o electrodomésticos son las de iones de litio. Tal vez quedan lejos de lo que hasta el momento puede ofrecer un vehículo de combustión para el conductor medio, pero son las que mejor cumplen con los requisitos mínimos.

Básicamente, se conforman de muchas celdas con pequeñas pilas dentro de las mismas, cuya arquitectura es la de un electrodo positivo —cátodo— conformado por el litio y un electrodo negativo —ánodo— sumergidos en un electrolito. Durante el uso de esta, los electrones del polo positivo viajan al negativo conformando lo que denominamos ''corriente'', y del mismo modo, hay que aplicar esa corriente a la inversa para recargarla. Sin embargo, ¿qué pasa con ese litio?

Resulta que este material se va perdiendo conforme pasan los ciclos de carga y descarga, acumulándose en las paredes del electrodo negativo en capas denominadas dendritas, y reduciendo así la efectividad de las recargas y la vida operacional de la batería.

Para este tipo de baterías, la primera de las recargas es realmente importante, y es algo de conocimiento público, pues a todos nos han dicho lo mismo al comprarnos un nuevo móvil, por ejemplo. Determina en cierta manera el rendimiento a futuro que se obtendrá de ella.

Los investigadores del Instituto de baterías de Stanford, en colaboración con Toyota, han confirmado que este hecho también puede ocurrir con las baterías de los coches eléctricos actuales y, de hecho, han descubierto que, bajo ciertas condiciones, esta primera carga puede condicionar la vida útil de las baterías en una ventana de hasta el 50%.

El método es simple pero contundente: someter a la batería a una carga de alta potencia durante su primera recarga. De esta manera, afirman, perdemos un porcentaje significativo de ese litio durante la primera recarga, más que a potencias convencionales, pero que dará sus frutos a futuro.

Por lo pronto, los fabricantes, que son los que siempre someter a las baterías a su primera recarga, lo hacen a cargas de baja potencia en su primer ciclo, alrededor de diez horas, de cara a mantener la integridad de las mismas lo máximo posible. Recientemente, salió a la luz un estudio que afirmaba que las altas potencias no perjudicaban a estas en tan alto grado como se tenía asumido.

De esta manera, los investigadores decidieron comprobar cual eran los factores relevantes a la hora de optimizar la vida de la batería durante el primer ciclo de carga y descubrieron que tan solo dos variables eran significativas: la temperatura de carga y la corriente.

Los experimentos sacaron a la luz que, un primer ciclo con altas corrientes durante apenas 20 minutos desprende hasta un 30% del litio almacenado, frente al 9% que se pierde a bajas cargas, pero así, es capaz de incrementar la vida útil de la batería en un 50%. Este litio 'perdido' se adhiere al polo negativo formando una capa de electrolito sólido que lo protege de la degradación prematura ocasionada por los continuos ciclos de carga.

Para hacernos una idea, Tesla ofrece para sus Model S de entre 160.000 y 240.000 kilómetros según especificación, con una reducción promedio de alrededor del 5% de la capacidad tras 80.000 kilómetros. Otros estudios también estiman una pérdida generalizada para cualquier batería de alrededor de un 2 o 3% por año.

Xiao Cui, el líder de la investigación, hace esta comparativa: ''es como vaciar agua de un cubo lleno hasta arriba antes de transportarlo. Salpicarás menos''.

Aparte del tiempo ahorrado durante la manufactura, que se traducirá siempre en dinero, otro beneficio que aseguran obtener es que, al desactivar más iones de litio, queda más espacio para que los remanentes puedan 'acomodarse' mejor en las etapas de recarga. Para que nos entendamos, el beneficio es que cuando la batería está más llena, no se reducirá tanto la velocidad de recarga.

Como punto final Xiao Cui añade que: ''La comprensión de este comportamiento es crucial para encontrar el mejor balance entre las prestaciones que puede ofrecer la batería y la eficiencia durante su fabricación''.