¿Qué son las Baterías para Vehículos Eléctricos?
Las baterías EV para vehículos eléctricos son baterías para aplicaciones de vehículos eléctricos (VE).
En lugar de quedarse sin batería tras un único uso, pueden utilizarse una y otra vez recargándolas. Las baterías de iones de litio son las más utilizadas en la actualidad.
Aunque las baterías de iones de litio tienen las ventajas de ser más ligeras, de mayor capacidad y de tener una mayor densidad energética que las baterías de plomo-ácido que las precedieron, también tienen las desventajas de las fugas de electrolito y el riesgo de accidentes por ignición. Por esta razón, las baterías de estado sólido, que no utilizan electrolito, se están desarrollando actualmente como la próxima generación de baterías para vehículos eléctricos.
Usos de las Baterías para Vehículos Eléctricos
Las baterías EV se utilizan como baterías de a bordo para propulsar vehículos híbridos y VE. Recientemente, también se espera que las baterías de los VE se utilicen como centrales eléctricas virtuales con los VE para garantizar un suministro estable de electricidad, además de su uso como fuente de energía para los VE.
La electricidad es difícil de almacenar en grandes cantidades, por lo que los apagones repentinos debidos a la escasez de energía son un riesgo importante. Cuando se produzcan cortes de electricidad, las aplicaciones de los vehículos eléctricos y sus baterías se ampliarán aún más dentro del concepto de central eléctrica virtual, que acogerá energía no sólo de centrales eléctricas reales, sino también de generación de energía solar, baterías de almacenamiento y vehículos eléctricos en empresas y hogares.
Principios de Funcionamiento de las Baterías para Vehículos Eléctricos
Los principios de funcionamiento de las baterías de iones de litio, que son actualmente la base de las baterías de los vehículos eléctricos, y de las baterías de estado sólido, que se encuentran en fase de desarrollo, son los siguientes:
1. Baterías de Iones de Litio
Las baterías de iones de litio se cargan y descargan mediante iones de litio que pasan entre los electrodos positivo y negativo en un electrolito líquido. Una batería de iones de litio consta de un disolvente orgánico que contiene compuestos de litio, un cátodo de óxido que contiene litio y metales, un ánodo de grafito y un separador hecho de una membrana de compuesto polimérico.
Cuando un cargador externo suministra corriente y electrones al ánodo, los iones de litio positivos se desplazan desde el lado del cátodo a través del hueco del separador hasta el ánodo, creando una diferencia de potencial entre el cátodo y el ánodo que carga la batería. Cuando se descarga, los iones de litio almacenados en el electrodo negativo se mueven hacia el electrodo positivo y los electrones fluyen desde el electrodo negativo cargado negativamente hacia la carga externa, utilizando la energía de la batería.
2. Baterías de Estado Sólido
El principio del movimiento de los iones de litio entre los electrodos positivo y negativo es el mismo en las pilas de estado totalmente sólido que en las pilas de iones de litio. Sin embargo, las pilas de estado sólido no utilizan electrolito y los iones de litio se mueven a través del electrolito sólido. Tampoco hay separador, ya que no hay riesgo de que los electrodos positivo y negativo se toquen.
Tipos de Baterías para Vehículos Eléctricos
Las baterías para VE utilizan principalmente baterías secundarias recargables. Las baterías para VE que se están desarrollando y comercializando actualmente son las siguientes:
1. Baterías de Plomo-Ácido
Las baterías de plomo-ácido son superiores porque se fabrican con materiales abundantes y baratos, y tienen un bajo riesgo de explosión o incendio debido a las fuerzas externas aplicadas en caso de colisión. Se utilizan como baterías auxiliares en vehículos eléctricos.
Al disponer de una batería independiente para el aire acondicionado y las luces, las piezas accionadas por la batería auxiliar pueden funcionar sin problemas aunque falle la batería motriz en caso de accidente. Las baterías de plomo-ácido son muy utilizadas por su larga vida útil y su bajo coste.
2. Baterías de Iones de Litio
Una de sus principales características es que la densidad de energía es 1,5~5 veces mayor en comparación con otras baterías recargables. Tiene la ventaja de que no hay efecto memoria, que parece reducir la capacidad, y la tensión nominal llega a 3,6 V.
Por otro lado, su alta densidad energética también implica un riesgo de ignición a altas temperaturas. Por esta razón, los vehículos eléctricos que las utilizan en baterías de propulsión deben evitar que se dañen con grandes sacudidas. Los fabricantes de vehículos prestan especial atención a la seguridad de las baterías de propulsión en su desarrollo.
3. Baterías de Níquel-Hidruro Metálico
La batería está formada por hidróxido de níquel para el electrodo positivo y una aleación de almacenamiento de hidrógeno para el electrodo negativo. Las baterías de níquel-hidruro metálico son inferiores a las de iones de litio en términos de densidad energética y otros aspectos de rendimiento, pero superiores en términos de coste y seguridad. Debido a su menor densidad energética, se utilizan principalmente en los vehículos híbridos.