Cómo Funciona la Batería de un Vehículo Eléctrico
En la era de la movilidad sostenible, los vehículos eléctricos (VE) han resurgido como una alternativa viable de transporte. El corazón de estos vehículos es su batería, la cual define aspectos cruciales como el costo, el alcance y la seguridad del vehículo. La batería de un vehículo eléctrico, también conocida como batería EV, es una batería recargable que alimenta los motores eléctricos de un vehículo eléctrico de batería (BEV) o de un vehículo eléctrico híbrido (HEV).
Diferencias y Características
A diferencia de las baterías de arranque, iluminación e ignición (SLI), las baterías de los VE están diseñadas para proporcionar energía durante períodos prolongados. Estas baterías se caracterizan por su alta relación potencia-peso, energía específica y densidad de energía. En los vehículos eléctricos modernos, las más comunes son las de iones de litio y polímero de litio, debido a su alta densidad energética en comparación con su peso.
Evolución de la Tecnología de Baterías
Las tecnologías de baterías anteriores no lograron satisfacer las especificaciones requeridas, especialmente en términos de autonomía de conducción. Sin embargo, los recientes avances en la tecnología de baterías de iones de litio han eliminado estas limitaciones, permitiendo que los vehículos eléctricos compitan por primera vez con sus contrapartes de gasolina.
Composición de una Batería EV
La composición de una batería EV puede variar ligeramente según el tipo de vehículo eléctrico, pero en general, están compuestas por:
- Células Electroquímicas: Son la fuente de energía eléctrica de corriente continua (DC), convirtiendo la energía química almacenada en energía eléctrica a través de un proceso electroquímico.
- Módulos de Batería: Conjunto de células de batería ensambladas para protegerlas de vibraciones, calor o peligros externos. Las células se conectan en serie y en paralelo para cumplir con los requerimientos de voltaje y corriente del módulo.
- Pack de Batería: La forma final de la batería de un vehículo eléctrico. Incluye un sistema de monitoreo de batería (BMS) o una unidad de monitoreo de batería (BMU) para recopilar datos y activar los relés del pack.
Química de la Batería de un Vehículo Eléctrico
En términos simples, cada batería está diseñada para mantener separados el cátodo y el ánodo para prevenir una reacción. Los electrones almacenados fluyen solo cuando el circuito se cierra, lo cual ocurre al encender un dispositivo con la batería. Durante la descarga, el litio se oxida de Li a Li+ en el ánodo de grafito-litio, migrando estos iones a través del medio electrolítico hacia el cátodo, donde se incorporan en el óxido de cobalto de litio.
Estas reacciones químicas, este flujo de electrones, es lo que conocemos como electricidad. Las reacciones pueden revertirse para recargar la celda. Durante la carga, los iones de litio abandonan el cátodo de cobalto de litio y migran de vuelta al ánodo, donde se reducen de nuevo a litio neutro.
Las reacciones durante la descarga bajan el potencial químico de la celda, transfiriendo energía de la celda al circuito externo. Durante la carga, estas reacciones y transportes ocurren en dirección opuesta.
Desafíos y Futuro
A pesar de los avances, existen desafíos significativos, siendo el más importante el costo. Sin embargo, el desarrollo continuo en la tecnología de baterías promete un futuro aún más brillante para los vehículos eléctricos, posiblemente superando a los vehículos de gasolina en términos de eficiencia y sustentabilidad.
