Shell ha desarrollado un fluido térmico para vehículos eléctricos que promete reducir enormemente los tiempos de carga desde un 10 % hasta el 80 % en menos de 10 minutos, a la vez que mejora la seguridad térmica de las baterías. Este líquido no conductor se introduce entre cada celda de la batería, rellenando huecos y mejorando la transferencia de calor de forma directa. Gracias a ello puede tolerar corrientes de carga mucho mayores sin sobrecalentamientos. Se ha probado en packs de baterías de unos 34 kWh, con resultados prometedores, pero aún debe ser validado a escala comercial. Shell afirma que esta tecnología ayudará a evitar fallos térmicos, prolongar la vida útil de las baterías y facilitar la adopción de vehículos eléctricos.

Cómo funciona este nuevo fluido térmico de Shell

Una de las claves del comportamiento del fluido es que es no conductor eléctricamente, lo que permite que fluya entre las celdas sin riesgo de cortocircuitos. Al llenar todos los espacios intersticiales (los huecos entre las celdas de la batería) mejora la conductividad térmica del conjunto, porque se eliminan capas de aire que normalmente aíslan y atrapan calor. Esa mejora en la transferencia de calor permite disipar rápidamente las zonas calientes, reduciendo la temperatura de las celdas durante la carga rápida.

Se ha demostrado en un pack de 34 kWh la capacidad de pasar del 10 % al 80 % de carga en menos de 10 minutos. Esa cifra depende de varios factores: la capacidad del pack, la química de las celdas, su temperatura inicial, la potencia del cargador, y la densidad de corriente que pueden soportar las celdas sin deteriorarse ni sufrir daños térmicos. También entra en juego la estabilidad térmica del fluido, su punto de inflamabilidad, su viscosidad a distintas temperaturas, y su compatibilidad con los materiales que rodean a la batería (carcasas, aislantes, juntas).

Shell describe en su comunicado oficial que el fluido tiene un alto punto de inflamabilidad y buenas propiedades de estabilidad química, lo que disminuye el riesgo de propagación térmica si una celda falla. Usar este sistema implicaría minimizar las tensiones térmicas a las que están sometidas las celdas durante cargas intensas, lo que puede mejorar la durabilidad y seguridad de las baterías.

Ventajas y desafíos técnicos

Entre los beneficios técnicos más evidentes están la posibilidad de aumentar la corriente de carga sin que las celdas alcancen temperaturas críticas, lo que permite soportar potencias de carga más altas durante más tiempo. También mejora la homogeneidad térmica: al tener contacto térmico directo con todas las caras de cada celda, se reducen gradientes de temperatura altos, que son los que suelen causar fatiga acelerada del material de los electrodos o degradación de electrolitos. La uniformidad térmica reduce diferencias de temperatura entre celdas que pueden variar varios grados bajo carga rápida, lo que a su vez reduce la necesidad de limitar la velocidad de carga por precaución.

Pero no todo es fácil de llevar al mercado. Primero, hay que asegurar la compatibilidad industrial con los packs actuales: materiales, sellados, juntas, aislamientos, drenajes del líquido, mantenimiento. Segundo, controlar la viscosidad del fluido a diferentes rangos de temperatura para que siga fluyendo bien, incluso en climas fríos o después de que el vehículo haya estado parado. Tercero, hay que asegurar que no haya corrosión, que no degrade aislantes, ni que se degraden los materiales internos con ciclos repetidos. Cuarto, el coste añadido, tanto de producción del fluido como de los sistemas que lo requieran, puede ser significativo; será necesario que haya suficiente economía de escala para que sea viable comercialmente.

Lo que cambia para el producto principal de esta innovación

El producto central en todo esto es el fluido térmico de gestión desarrollado por Shell, diseñado para que se introduzca en los módulos de baterías de vehículos eléctricos y permita una carga mucho más rápida con mayor seguridad. No hablamos de un simple refrigerante que rodee externamente el pack, sino de un líquido inmersivo que fluye entre celdas, maximizando la superficie de contacto. En pruebas de laboratorio, Shell ha usado ese fluido en un pack de 34 kWh, rellenando huecos entre las celdas, y ha logrado que la batería pase de 10 % a 80 % del SOC (state of charge) en menos de 10 minutos, sin que las temperaturas alcancen niveles peligrosos. Este nivel de corriente es mucho más alto que lo que soportan muchos packs eléctricos actuales sin ayuda de este tipo de enfriamiento directo (New Atlas).

La eficacia térmica de este fluido depende de dos parámetros principales: la conductividad térmica del líquido y su capacidad calorífica, además de la velocidad de flujo. Si el fluido tiene una conductividad térmica elevada (por ejemplo superior a 0,5 W/m·K), y buen calor específico, puede extraer calor rápidamente de las celdas. También se requiere que la densidad de flujo sea suficiente para que no se formen bolsas de aire o zonas estancadas. Shell indica que el fluido no conduce electricidad y que es compatible con los materiales usados en baterías modernas, lo que reduce los riesgos típicos de corrosión o degradación de los aislamientos. Además, al mejorar la seguridad térmica, se disminuye la degradación inducida por ciclos de carga rápida, lo que podría prolongar la vida útil del pack.

Implicaciones para la industria y el usuario

Para los fabricantes de automóviles esto supone una posibilidad de diseñar baterías con mayor densidad de corriente admisible, lo que puede traducirse en cargadores on-board más potentes o sistemas que permitan que los camioneros o usuarios de vehículos pesados recarguen en menos tiempo con estaciones de alta potencia. Para los conductores significa menos tiempo detenido en estaciones, mayor comodidad, menor ansiedad por autonomía, y menor degradación con el paso del tiempo.

Este avance también puede jugar un papel clave en normas de seguridad. Las baterías hoy en día deben lidiar con múltiples escenarios: temperaturas ambientales extremas, temperaturas elevadas durante la conducción, carga rápida frecuente, ciclos de carga y descarga grandes. Si el fluido logra mantener la temperatura de las celdas dentro de rangos óptimos (por ejemplo 20-40 °C bajo carga intensa), se reduce el riesgo de degradación acelerada, y también la probabilidad de fallo térmico que puede causar incendios o daños graves.

Otro punto es la infraestructura de carga. Para que este fluido tenga efecto real no solo debe integrarse en los packs, sino que los puntos de carga rápida también deben estar preparados para entregar corriente suficientemente alta sin que se limiten por la gestión térmica. Si bien Shell ha probado esto en un pack independiente de 34 kWh, pasar a packs de 80-100 kWh o más, o vehículos capaces de recorrer 500-700 kilómetros, implica escalar los resultados sin comprometer los márgenes de seguridad. En un análisis de AutoTechInsight se señala que la estabilidad química y el punto de inflamabilidad del fluido son factores clave a la hora de certificar su uso en vehículos de gran consumo (AutoTechInsight).

Reflexiones adicionales

Este tipo de innovación puede cambiar significativamente la percepción que tienen los usuarios de los vehículos eléctricos respecto al tiempo de carga. Si se logra escalar adecuadamente, reducir los tiempos de carga por debajo de 10 minutos para cargas desde el 10 % al 80 % podría ponerlos en rango de conveniencia similar al repostaje de combustible tradicional, al menos para ciertos usos. No obstante, también es importante reconocer que los packs actuales, las estaciones de carga pública y la distribución eléctrica deben adaptarse para soportar esas corrientes altas sin riesgos de sobrecarga o degradación.

Otro desafío será la regulación. Cualquier fluido nuevo que se use en sistemas energéticos críticos debe pasar pruebas extensas de seguridad, durabilidad, compatibilidad, reciclabilidad y coste ambiental. No basta con demostrar su eficacia técnica en laboratorio; hace falta que los materiales cumplan normativas internacionales, que las fábricas de baterías adopten este sistema, y que los cargadores compatibles existan de verdad.

En definitiva, aunque aún falte un poco para que esta innovación esté comúnmente en carretera, el desarrollo de Shell apunta hacia una mejora tangible en eficiencia y seguridad para los vehículos eléctricos. Es una de esas mejoras que podría marcar un antes y un después en cómo cargamos coches eléctricos.