La carga rápida parece estar presente en casi todas partes. Muchos teléfonos inteligentes pueden pasar de estar casi vacíos a tener más del 50% de carga en aproximadamente media hora, mientras que algunos vehículos eléctricos pueden añadir cientos de kilómetros de autonomía durante una parada de carga rápida.
Pero las baterías no son perfectas; su capacidad se degrada con el tiempo. Dado que la carga rápida proporciona más energía en menos tiempo, ¿daña la carga rápida las baterías?
Los científicos afirman que la respuesta es sí, pero es más complejo de lo que parece. La carga rápida puede acelerar algunos tipos de degradación de la batería, pero las baterías modernas están diseñadas con mecanismos de seguridad para ayudar a limitar los daños.
¿Cómo funciona la carga rápida?
Las baterías recargables de iones de litio —el tipo de batería más común en el mundo— funcionan mediante el movimiento de iones de litio entre dos electrodos llamados cátodo y ánodo. Durante la carga, los iones de litio se desplazan a través de la batería y se almacenan en el ánodo hasta que la batería se vuelve a utilizar.
La principal diferencia entre la carga rápida y la carga normal radica en la velocidad de movimiento de los iones. En comparación con la carga normal, que puede tardar horas, la carga rápida puede recargar una batería en una hora o menos.
“La carga normal aplica una corriente menor, lo que permite que los iones de litio se intercalen [se muevan hacia orificios microscópicos] en el ánodo gradualmente, lo que genera poco calor y causa una tensión mecánica mínima”, explicó Zhiyuan Jiang, profesor asociado del Departamento de Ingeniería Química y Tecnología de la Universidad Xi’an Jiaotong en China, a Live Science por correo electrónico. “La carga rápida aumenta significativamente la corriente y la potencia para acortar el tiempo de carga”.
No todas las baterías están diseñadas para la carga rápida. La capacidad de una batería para soportar altas velocidades de carga depende de sus materiales, su estructura interna y su sistema de gestión, explicó Jiang. Las baterías de carga rápida suelen utilizar materiales de electrodo especializados o electrodos y electrolitos más delgados que permiten que los iones de litio se muevan con mayor facilidad. Los fabricantes también pueden rediseñar la arquitectura interna de la batería para reducir la resistencia y la acumulación de calor. Stanislaw Zankowski, investigador de baterías en la Universidad de Oxford, comparó el proceso con el tráfico que circula por una ciudad.
“Se podría pensar en cargar una batería como transportar personas a través de carreteras, intersecciones y edificios”, dijo Zankowski a Live Science. “La carga rápida es, en realidad, una cuestión de cuán eficientemente se puede gestionar todo ese tráfico sin crear cuellos de botella”.
¿Qué tipo de daños podría causar la carga rápida?
Todas las baterías de iones de litio pierden capacidad con el tiempo, incluso con un cuidado adecuado. Sin embargo, la carga rápida puede acelerar algunos de los procesos químicos responsables de ese envejecimiento.
Una de las mayores preocupaciones es un proceso llamado deposición de litio. Durante la carga rápida, los iones de litio pueden no tener tiempo suficiente para asentarse correctamente dentro del ánodo. En su lugar, parte del litio puede acumularse como depósitos metálicos en la superficie del electrodo. Estos depósitos pueden reducir la cantidad de litio disponible para almacenar energía, disminuyendo así la capacidad de la batería. En casos extremos, el litio puede formar estructuras en forma de aguja llamadas dendritas que perforan los componentes internos de la batería y crean riesgos para la seguridad.
La carga rápida también puede generar más calor. El calor es un subproducto natural de la resistencia eléctrica de la batería. Cuanto más rápido se carga una batería, más calor produce.
“Al cargar una batería pequeña con una corriente baja, la cantidad de calor generada también será relativamente pequeña”, explicó Zankowski. “Por lo tanto, no representa un problema de seguridad, pero a medida que aumentamos el tamaño de la batería, la cantidad de corriente que suministramos durante la carga y la cantidad de calor también aumentan considerablemente. En consecuencia, no podemos cargar baterías más grandes tan rápidamente, principalmente debido al margen de seguridad”.
Las temperaturas elevadas pueden acelerar las reacciones químicas que degradan gradualmente los materiales de la batería. En algunos casos extremos, el sobrecalentamiento puede provocar que las baterías se hinchen, se incendien o incluso exploten, un proceso conocido como fuga térmica.
Afortunadamente, la mayoría de los smartphones, portátiles y vehículos eléctricos modernos incorporan sofisticados sistemas de gestión de batería que monitorizan el voltaje, la corriente y la temperatura durante la carga. Por eso, si dejas tu smartphone al sol, es posible que recibas una alerta de sobrecalentamiento. Si la temperatura sube demasiado, estos sistemas reducen automáticamente el ritmo de carga para proteger la batería.
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¿Cuál es, entonces, la mejor manera de proteger una batería mientras se carga rápidamente?
Tanto Zankowski como Jiang recalcaron que la temperatura es clave. Lo mejor es evitar cargar los dispositivos en ambientes calurosos, como dentro de un coche aparcado o bajo la luz solar directa. Las temperaturas extremadamente frías también pueden ser perjudiciales, ya que dificultan el movimiento de los iones de litio a través de la batería.
“Lo ideal es que la temperatura de carga oscile entre los 20 y los 25°C”, dijo Zankowski. “Es decir, una temperatura confortable para una persona, ¿no?”.
Los expertos también recomiendan evitar mantener dispositivos como las computadoras portátiles enchufados constantemente, ya que esto puede degradar el rendimiento de la batería. Jiang sugirió adoptar el hábito de “carga y descarga superficiales”.
“Mantén la batería entre el 20% y el 80% para el uso diario”, dijo. “No es necesario cargarla al 100% cada vez”.
Fuente: Live Science.
