Baterías de Ion-litio para autos eléctricos

Por Joule Matías

Las baterías de Ion-Litio son utilizadas con gran resultado, en autos con propulsión eléctrica, e híbridos (motor de combustión interna /motor eléctrico). Para los autos eléctricos están diseñadas para el consumo máximo de energía y trabajar al máximo de potencia, incluso con descargas profundas hasta un 80% de su capacidad total para garantizar mayor autonomía. Para autos híbridos entregan una elevada potencia en reiteradas veces, hasta el 50 % de su capacidad (descargas micro/ciclos), aceptan una recarga rápida originadas tanto del motor y del proceso regenerativo de carga del frenado del auto. El rango de operación varía entre 15% y el 50 % (monitoreado por el control electrónico de seguridad). La batería de Ion-litio puede descargarse rápidamente sin afectar negativamente el ciclo de vida o la capacidad para proporcionar una salida de alta potencia. Tiene un muy bajo de nivel de auto descarga que se ubica en los 3 a 5% /mens, puede retener carga hasta 10 años. Este tipo de baterías tiene alta eficiencia Coulómbica (capacidad de descarga /capacidad de carga de casi el 100%, micro ciclo tolerante.) El ciclo de vida es bastante amplio se extiende aún más mediante el uso de circuitos electrónicos de protección, que limitan la sobrecarga y descarga admisible de la batería compensando parcialmente el alto costo de la batería. La alta potencia y densidad de energía, hacen de la batería de Ion-Litio un buen uso en aplicaciones de autos eléctricos de propulsión eléctrica y autos híbridos (motor de combustión eléctrica /motor eléctrico).



Características de rendimiento 

Tensión 3,7V las de (cloruro de Tionilo). 
Rango de temperatura -55ºC a + 70ºC.
La densidad de energía: 280-290 Wh/Kg.

Ventajas 

Alta densidad de energía. 
Bajo peso. 
Soporta mayores temperaturas de funcionamiento: hasta 40º. 
Vida útil: 15 a 20 años para las de Litio (Cloruro de Tionilo). 
Las dimensiones de las células son pequeñas.

Funcionamiento y constitución 

La batería de Ion-Litio es una célula electrolítica, una célula electrolítica, es una celda electroquímica que almacena energía eléctrica. Es una reacción química espontánea, que no está impulsada por una fuente externa de corriente. Una pila de Ion-Litio consta de dos electrodos diferentes, separados entre si por un electrólito. Y un electrólito es un conductor iónico y aislante electrónico. 

La descarga de las células electrolíticas convierte la energía química en energía eléctrica. Los paquetes de baterías contienen varias células en serie individuales. La célula de Ion-Litio genera un alto voltaje 3,7 V, está capacidad permite la fabricación de baterías con menos cantidad de células, menos conexiones asociadas y una electrónica mucho mas compacta que las baterías de Ion-Níquel, que generan un voltaje de células de 1,2 v. 



Las células de Ion –Litio constan de tres componentes: 

1- El ánodo: en la descarga cede electrones al circuito externo y se oxida (la oxidación es la pérdida de electrones), en la reacción electroquímica. El mismo está construido de un material compuesto, por una aleación de carbono /base de electrodos de grafito, también se utiliza aleaciones de metal (Titanio de Litio). 
2- El Cátodo: en la descarga acepta electrones del circuito externo y se reduce (la reducción es la ganancia de electrones) durante la reacción electroquímica. 
3- El electrólito: es un conductor iónico, pero a su vez aislante electrónico, que separa los dos electrodos y proporciona el medio para la transferencia de carga, dentro de la célula entre el ánodo y el cátodo. Es un líquido acuoso inorgánico disolvente que contiene una sal de litio disuelto. La tecnologia de baterías de litio está aún en desarrollo, existe un potencial considerable de nuevas mejoras, la investigación principal se centra en el desarrollo del material del cátodo.

Utilización en modo eléctrico

Están diseñadas para la entrega máxima de energía, funcionando a máxima potencia, incluso con dos cargas amplias que llegan al 80%, para garantizar su longevidad.

Utilización en modo híbrido 

La batería de Ion –Litio deberá entregar en este modo (motor de combustión interna/motor eléctrico) elevadas potencias repetitivas, descargas del 50% micro ciclos y aceptar a su vez un alto rango de recarga del motor y de los frenos (proceso regenerativo). El rango de operación varía entre 15% y el 50%.



Baterías de litio-polimero 

Existe también una nueva versión de baterías, la de Litio-polímero, las mismas son más duraderas y eficientes con menor espacio y peso que las otras baterías híbridas. En comparación con las baterías de níquel-hidruro/metálico las de Litiopolímero ofrecen la misma potencia con un menor peso de 20-30% menos, un volumen menor en un 40% y un 10% de mayor rendimiento. 

Las baterías de Litio polímetro ofrecen 1,7 veces más densidad de energía que las baterías de hidruro de níquel–metal, son más resistentes a los cambios de temperatura, lo que mejora el ciclo de vida, la tasa de autodescarga es un tercio inferior También tienen significativas ventajas sobre las de litio-Ion, como la densidad de energía más alta, bajo costo de fabricación, es más resistente al daño físico y puede manejar más ciclo de carga-descarga antes de que su capacidad de almacenamiento empiece a disminuir. 



Es más resistente y posee mayor seguridad térmica. La diferencia clave es la elaboración general de la célula, tanto el ánodo, como el cátodo, el electrólito, y el material de la carcaza de la batería. En lugar de utilizar un electrólito líquido, lo que requiere una resistente carcasa de metal, la batería de Litio -polímetro utiliza un gel de polímetro como electrolítico, que permite el uso de un revestimiento delgado y liviano de aluminio. Dentro de cada célula de Litio-polímero, el cátodo, y el ánodo son laminados juntos, permitiendo una fabricación mucho más simple y eficiente, el paquete de batería es de un 20% menor que un paquete de Iones de Litio Las baterías con tecnología de Litio -polímero tienen una mayor estabilidad térmica y mecánica que los sistemas existentes en la industria automotriz, lo que significa una mayor seguridad y rendimiento.