El chip que revolucionará el uso del coche eléctrico: disparará su autonomía y la potencia de carga

Investigadores han creado una oblea de nitruro de aluminio con el potencial de convertirse en el semiconductor perfecto para los coches eléctricos.

20 mayo, 2023 01:54

Nacho Castañón @nachocastaf

Los coches eléctricos están cada vez más presentes en las carreteras de España, aunque siguen enfrentándose a grandes problemas: la falta de infraestructura de puntos de recarga en todo el país, el tiempo de carga de su batería y su limitada autonomía. En el caso de esta última, en la actualidad existen avances tecnológicos que permiten ampliarla, como el uso de un innovador cinturón o de paneles solares en el techo; y la última novedad viene desde Alemania, donde unos investigadores han creado un chip que promete revolucionar la industria.

Actualmente los coches eléctricos potentes suelen apostar por utilizar semiconductores de carburo de silicio (SiC), una aleación química que aporta más potencia a los motores. Se trata de una tecnología muy avanzada que es totalmente compatible con la red eléctrica de carga de 800 voltios y que también se encuentra en los inversores, que se encargan de transformar la corriente continua almacenada de la batería en alterna para el funcionamiento del motor. Pero tienen un problema: no evitan que sigan produciéndose pérdidas de corriente.

Las pérdidas de corriente, también llamadas consumos anómalos o parásitos, son fugas en el sistema eléctrico de un automóvil que podrían provocar desde una descarga de la batería hasta un cortocircuito. En esta ocasión, el Instituto Fraunhofer, una institución relacionada con la industria del automóvil alemana, ha trabajado para dar con una solución para terminar con este problema y, para ello, parece haber dado con la fórmula: utilizar en su lugar chips de nitruro de aluminio (AiN).

Un chip muy delgado

El nitruro de aluminio es un material que cuenta con unas propiedades más que interesantes que se podrían aprovechar en los coches eléctricos. Por ejemplo, tiene una alta conductividad térmica de hasta 285 vatios por metro-Kelvin (W/mK), es un aislante térmico y un excelente conductor que puede transmitir corriente a diferentes niveles de potencia.

"El AiN como semiconductor ofrece una fuerza de campo de ruptura extrema, una alta calidad del material, un bajo número de defectos y una muy buena conductividad térmica", ha explicado el Instituto Fraunhofer en un comunicado oficial. El año pasado especialistas de esta institución lograron desarrollar un cristal de nitruro de aluminio con un diámetro de 43 milímetros de espesor "en calidad tecnológicamente relevante".

Una oblea de nitruro de aluminio de una pulgada. Instituto Fraunhofer Omicrono

Ahora, los investigadores han dado el siguiente paso y han procesado las primeras obleas de nitruro de aluminio de una pulgada (25,4 mm) de este cristal, tras ser sometido a un proceso de molido y recortado. Un avance que puede ser clave para la fabricación de dispositivos electrónicos basados en AiN, como chips. Y es que gracias a sus propiedades físicas especiales, este material puede lograr un rendimiento superior al del carburo de silicio o del nitruro de galio (GaN).

La nueva oblea de nitruro de aluminio de una pulgada es prácticamente tan fina como una hoja de papel, pero es capaz de mantener intactas sus propiedades intrínsecas. De hecho, este material cuenta con la capacidad de soportar hasta seis veces más conductividad térmica que el carburo de silicio y de mantener una temperatura de funcionamiento óptima de hasta 2.200ºC; frente a los 210ºC que ofrece el SiC o los 400ºC del nitruro de galio.

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Asimismo, los investigadores del Instituto Fraunhofer han señalado en su comunicado que "el AiN es, por lo tanto, adecuado para el procesamiento de transistores -un dispositivo electrónico semiconductor- de potencia de pérdida súper baja y tiene el potencial de convertirse en el chip de banda prohibida ultraancha (UWB) más importante para la electrónica de potencia en el futuro".

Aumenta la autonomía

El futuro de los coches eléctricos pasa por aprovechar al máximo la corriente eléctrica y evitar pérdidas de corriente para una mejor eficiencia energética. Y aquí el nitruro de aluminio desempeña un papel importante, ya que este avance tecnológico tiene el potencial de revolucionar la industria y permitirá reducir el tamaño del inversor de los coches eléctricos.

Esto se traduce en que esta tecnología sería capaz de aumentar la autonomía de un coche eléctrico sin incrementar la capacidad de la batería; incluso de mejorar la potencia de carga. Otro detalle interesante es que, gracias a su propiedad aislante, el nitruro de aluminio también permite evitar interferencias en los campos eléctricos, manteniendo así el rendimiento de los motores eléctricos en condiciones de baja y alta potencia.