La ciencia de las baterías ultrarrápidas

La tecnología de carga ultrarrápida está cada día más avanzada. Probablemente en unos pocos años podamos encontrar baterías que se carguen en minutos y duren, al menos, varias décadas.


carga ultrarrápida

Janaka Dharmasena | ShutterstockJanaka Dharmasena | Shutterstock

Admitámoslo, todos nos sentimos un tanto incómodos cuando nuestro dispositivo móvil llega al 20%. Es más, no es raro estar todo el día con un cargador cerca o manteniendo el teléfono conectado. Aunque al principio, cuando lo compramos, todo iba de maravilla, con el tiempo parece que la batería ya no dura lo mismo, ¿verdad? Ahora, cargarla puede durar bastante tiempo, como todos sufrimos. Pero ahí están los investigadores peleando para poder ofrecer una solución a todos estos problemas. Sí, efectivamente, el futuro de la carga ultrarrápida ya casi es presente. Y hoy vamos a contar por qué en los próximos años tu móvil, seguramente, se cargará por completo en apenas 2 minutos.

Cómo funcionan las baterías

Actualmente nuestras baterías son casi todas de ión litio. Este tipo de célula eléctrica se basa en los principios básicos que asentó Galvani en el Siglo XVIII. Estos explican como funciona, básicamente, una pila o celda voltaica (o galvánica), que convierte energía química de una reacción en energía eléctrica. Usando esta misma base, las baterías de ión litio emplean sales de litio para producir una reacción reversible. De esta manera, las sales almacenan electricidad de forma química y que es empleada por el dispositivo. Cuando se acaba la batería, es decir, se ha producido la totalidad de la reacción, podemos recargarla volviendo a generar la misma reacción Las baterías de ión-Li almacenan electricidad de forma química en forma de sales de litiopero en sentido inverso, grosso modo. Esto se consigue, cómo no, conectando la batería al cargador y el cargador a la corriente.

Las baterías de ión litio ofrecen una serie de ventajas a otras similares, como las de níquel-cadmio, pero tienen también sus inconvenientes. Por ejemplo, tienen el menor efecto memoria de todas las tecnologías, por lo que cada cierto tiempo es conveniente calibrarlas. Además, al construirse con materiales inflamables, pueden ser muy propensas a explotar por lo que hay que controlar constantemente su temperatura (y para ello están equipadas). Por otro lado, descargarlas completamente o dejarlas al sol, o mantenerlas completamente cargadas durante mucho tiempo también reduce su vida útil que normalmente se encuentra en torno a los 800 o 1.000 ciclos (unos 3 años de vida). Y, por supuesto, tardan un tiempo considerable en recargar.

Tecnología de carga ultrarrápida

Si no tenemos nada que hacer y podemos dejar el teléfono conectado, no hay problema. Pero claro, ¿y si disponemos de un coche eléctrico y tenemos que continuar nuestro viaje? ¿Vamos a esperar varias horas hasta que el vehículo esté completamente cargado? No parece una buena idea. Por ello existen muchos trabajos que tratan de lidiar con esta cuestión. Ahora mismo existen varias tecnologías que nos permiten realizar una carga ultrarrápida. Algunas se encuentran en desarrollo mientras que otras están ya disponibles. Vamos a echarles un ojo:

La carga ultrarrápida Quick Charge

Esta es la famosa carga ultrarrápida de Qualcomm de la que ya os hemos hablado anteriormente. Está disponible y es empleada por varios dispositivos. Básicamente esta tecnología combina una gestión inteligente de voltaje y tensión. Para ello usa lo que Qualcomm denomina como INOV: Negociación Inteligente para la obtención del Voltaje Óptimo. Es decir, un algoritmo inteligente que lo gestiona. Este es un algoritmo que permite a un dispositivo móvil determinar qué potencia requiere la batería en cada momento; de esta forma se maximiza la carga sin comprometer demasiado la eficiencia o vida útil de la batería.

quick-charge-3.0

En lugar de usar varios niveles fijos de carga acorde a un determinado porcentaje de carga remanente en la batería, Qualcomm usa incrementos muy pequeños de 200mV desde los 3.6V a los 20V. De esta forma el SoC de dispositivo puede ir gradualmente reduciendo el voltaje, y en consecuencia, la potencia consumida en carga paulatinamente. De esta manera conseguimos recargar hasta un 70% la batería en tan solo 30 minutos, tras lo que la velocidad desciende. Lo mejor de todo es que es una tecnología ya disponible y que se está implementando en numerosos dispositivos (en cargadores, básicamente). Lo malo, es que sigue usando baterías de ión litio, lo que supone que tiene una seria limitación en tiempo y en carga, no siendo siempre posible utilizarla.

Puntos cuánticos de pirita

carga ultrarrápida

La pirita, o el “oro de los tontos”, es un mineral muy abundante en la tierra. De hecho, se usa en el proceso de construcción de las baterías de ión litio. Por otro lado, los puntos cuánticos son nanocristales, del tamaño de varios átomos de diámetro, que se le añaden a las baterías para realizar una carga ultrarrápida. Ultrarrápida de verdad ya que permite cargar el 100% en tan solo 30 segundos. Toda una proeza. Pero claro, no todo son ventajas. Y es que al ser tan pequeños estos nanocristales, terminan reaccionando con los componentes de la batería, perdiendo su uso. Volviendo a la pirita, un grupo de investigación ha conseguido introducir “puntos cuánticos” de este mineral en las baterías de ión litio. Lo que se consigue de esta manera es una batería que se recarga en 30 segundos y que dura sensiblemente más que las anteriores versiones. No obstante, este tipo de baterías todavía no duran más que unas docenas de ciclos, por lo que no son comerciables. Lo importante, en este caso, es el hito tecnológico, que nos encamina a una carga ultrarrápida real y, probablemente, factible en poco tiempo.

Baterías de ión aluminio

carga ultrarrapida

Aquí llega la joya de la corona. Según veíamos recientemente, estas baterías prometen mucho. Y cumplen. Tras varias décadas de investigación, estas baterías se recargan en apenas un minuto, con una densidad de carga similar a las baterías actuales y con unos 7.500 ciclos de uso (unas siete veces más). Por si todo esto fuera poco, estas baterías son maleables y más seguras, ya que no arden ni explotan. Esto las pone a la cabeza de las baterías más prometedoras de todos los tiempos. Por ahora los frenos se encontraban a nivel técnico. Ahora, sin embargo, la cuestión es más económica. Sin embargo, todo es cuestión de tiempo. Los primeros prototipos ya han visto la luz. Ahora solo hay que esperar a que bajen los precios. Quién sabe. Puede que dentro de muy poco podamos disfrutar de dispositivos que duran años sin perder carga en la batería, que se recargan en apenas un minuto y que no explotan cuando los compramos en tiendas de dudosa calidad.

Fuente: hipertextual.com