Desempaquetado: Baterías para vehículos eléctricos

Electric vehicle

 

El vehículo eléctrico es una opción popular entre los conductores hoy en día. La tecnología mejorada que sustenta las baterías de iones de litio ha hecho realidad el concepto de vehículos eléctricos de largo alcance, como lo demuestra la exitosa empresa de automóviles eléctricos Tesla. Otros fabricantes de vehículos eléctricos son Nissan y Chevrolet; también existen diseños híbridos de Hyundai.

Existen varios tipos de baterías utilizadas en los vehículos eléctricos; la más común es la batería de iones de litio (Li-Ion para abreviar). También se pueden encontrar en teléfonos inteligentes, ordenadores portátiles, tabletas y relojes inteligentes. El uso de esta batería ha impulsado las tecnologías a nuevos niveles. Las baterías de iones de litio de los vehículos eléctricos están a una escala mucho mayor que la de los dispositivos electrónicos personales. Debido a su alta densidad de energía y potencia, las baterías de iones de litio son la opción preferida. También existen baterías de hidruro metálico de níquel y ultracondensadores como opciones de almacenamiento.

Entonces, ¿cómo funcionan las baterías de los vehículos eléctricos? Comencemos con la composición química y la reacción de la batería de iones de litio. Consta de un cátodo de litio (electrodo positivo/conductor), un ánodo (electrodo negativo/conductor) que es de carbono y un electrolito que actúa como catalizador. Una descripción sencilla de la reacción química de la batería de iones de litio es que los electrones (carga negativa) del litio se transfieren del ánodo al cátodo durante la descarga. La reacción opuesta ocurre durante la carga: se forman iones en la interfaz del cátodo y el electrolito. Los iones son átomos que están cargados eléctricamente al ganar o perder electrones. La transferencia de electrones del cátodo al ánodo crea un potencial de voltaje que pasa a través del cátodo.

 

 

Los vehículos eléctricos tienen un motor eléctrico en lugar de un motor de combustión interna. Hay baterías separadas que alimentan los accesorios dentro de los vehículos y baterías que alimentan el motor de tracción eléctrica, la batería auxiliar y el paquete de baterías de tracción, respectivamente. A continuación, el motor de tracción eléctrico acciona las ruedas. La eficiencia de esta batería determinará la autonomía del vehículo eléctrico.

Analicemos ahora lo que hay en la batería de un vehículo eléctrico. Dependiendo del fabricante, podría constar de cientos de baterías tan pequeñas como las de un smartphone pero con más capacidad. Luego, estas pequeñas baterías se agrupan en celdas en un número fijo para monitorizar la capacidad de la batería. Posteriormente se coloca una cierta cantidad de celdas en un módulo o simplemente se coloca una funda protectora. Para crear un paquete de baterías, se colocan varios módulos junto con un sistema de gestión de baterías en el vehículo eléctrico. El sistema de gestión de baterías podría constar de controles y protección, así como de un sistema de refrigeración para las baterías.

Una ventaja de la batería de iones de litio es que su peso es mucho menor que la densidad de energía que produce. De ahí su uso en vehículos eléctricos. Un coche más ligero permite recorrer distancias más largas con mayor rendimiento.

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