¿Cómo funcionan las baterías de nuestros coches eléctricos?

Cómo funcionan las baterías

La batería de iones de litio se ha establecido gradualmente como la tecnología de referencia y los coches eléctricos no son una excepción. Pero su funcionamiento y composición pueden parecer todavía bastante abstractos.

Cómo funcionan las baterías
Foto Andrew Roberts en Unsplash

Esta es una oportunidad para ampliar el tema.

Contrariamente a lo que se podría pensar, los coches eléctricos no aparecieron hace unos diez años.

Mucho antes de la llegada del coche de combustión interna, algunas personas ya habían estado pensando en el coche eléctrico.

Por cierto, para que conste, el primer coche que superó los 100 km/h no es un modelo térmico, sino un modelo eléctrico, «La jamais content», en 1899.

Un coche alimentado por un bloque eléctrico alimentado por una batería de plomo, un tipo de batería que ya no encontramos en nuestros coches modernos de hoy en día, al menos para la tracción.

Las baterías de plomo se utilizan hoy en día simplemente para alimentar el circuito eléctrico de accesorios o equipos específicos del mundo térmico como el arrancador, por ejemplo.

¿Por qué no se usan en nuestros coches eléctricos? Simplemente porque ofrecen una capacidad limitada a pesar de su tamaño y peso.

Sin embargo, este tipo de batería tiene al menos el mérito de ser económica y sencilla de producir o reciclar.

Si todavía se utilizan en los modernos coches de combustión interna, obviamente no tienen cabida en nuestros actuales coches eléctricos que utilizan dispositivos de almacenamiento mucho más eficientes.

El hecho es que las baterías de plomo alimentaron algunos coches eléctricos hasta los años 80 e incluso los 90 con el EV1 de General Motors o el Citroën AX eléctrico.

La llegada de la batería de iones de litio

Cuando se trata de las baterías de nuestros coches modernos, ya no se trata de oír hablar de las baterías de plomo, ya que todas utilizan baterías de iones de litio.

La batería de iones de litio ya no es una batería joven, ya que fue introducida por Sony ya en 1991. Estaba destinado principalmente al sector de la electrónica de consumo.

Pronto, debido a sus capacidades, se convirtió en parte de nuevos dispositivos que necesitaban una batería recargable y portátil.

Cómo funciona

El principio de funcionamiento de una batería de iones de litio es bastante simple en sí mismo. Consiste en hacer circular electrones creando una diferencia de potencial entre dos electrodos, uno negativo y otro positivo, inmersos en un líquido conductor de iones llamado electrolito.

Cuando la batería alimenta una célula, en este caso un motor eléctrico para nuestros coches, los electrones acumulados en el electrodo negativo se liberan a través de un circuito externo al electrodo positivo. Esto se llama la fase de descarga.

Si hay una fase de descarga, lógicamente también hay lo contrario: la fase de carga.

Esta es la acción que se lleva a cabo cuando se carga la batería, la energía transmitida por el cargador hace que los electrones vuelvan del electrodo positivo al negativo.

¿Pero por qué llaman a estas baterías «de iones de litio»? Según el mismo principio que la batería de plomo, es obviamente de la tecnología utilizada que la batería recibe su nombre.

Los diferentes tipos de pilas varían según el tipo de iones, los materiales de los electrodos y el electrolito asociado.

Por ejemplo, en una batería de plomo, encontramos un electrolito que contiene iones de plomo y electrodos de plomo. En una batería de iones de litio, encontramos iones de litio (Li+).

La composición

La batería de iones de litio que compone nuestros vehículos actuales es un conjunto de unidades de batería individuales, también conocidas como células.

Estas células están conectadas entre sí y supervisadas por un circuito electrónico.

El número de células, el tamaño de cada célula y la forma en que están dispuestas determinan tanto el voltaje entregado por la batería como su capacidad.

La capacidad es la cantidad de electricidad que es capaz de almacenar. Se expresa en kWh en el mundo del automóvil.

Hoy en día, encontramos estas baterías de iones de litio en muchos aparatos electrónicos de consumo como nuestros teléfonos y ordenadores portátiles.

Este éxito se debe principalmente a la densidad de almacenamiento que permite la tecnología. La densidad es la relación entre la capacidad de almacenamiento que ofrece la batería y su tamaño o peso.

Para comparar los avances tecnológicos realizados desde la batería de plomo, una batería de iones de litio ofrece una densidad de alrededor de 300 a 500 Wh/kg, que es unas diez veces mayor que la de una batería de plomo.

¿En qué coches se puede encontrar una batería de iones de litio?

Como ya se ha dicho, en prácticamente todos los coches eléctricos que hay en el mercado hoy en día.

Por ejemplo, el modelo 3 de Tesla, el modelo S, el modelo X y el próximo modelo Y están equipados con una batería de iones de litio, al igual que el Renault Zoé, el Nissan Leaf e+, el Peugeot e-208, el Honda e y el DS 3 Crossback E-Tense.

Por el momento, la tecnología de iones de litio parece tener todavía un futuro brillante, especialmente con la multiplicación de los coches eléctricos en las gamas de los fabricantes.

Es, en efecto, el mejor compromiso entre capacidad, masa y volumen en un sector en el que, obviamente, todos estos criterios son esenciales.

Sin embargo, otros tipos de baterías podrían reemplazar la batería de iones de litio a más o menos largo plazo.

Entre las más creíbles, podemos citar la batería de electrolito sólido, que sustituye al electrolito líquido por un material sólido que puede adoptar la forma de un polímero o de polvos similares a un tipo de cerámica.

La ventaja de cambiar a un electrolito sólido sería, por supuesto, eliminar teóricamente las desventajas de utilizar un electrolito líquido, pero pasarán algunos años más antes de que la tecnología esté disponible más ampliamente.

La cuestión del reciclaje y los problemas ambientales

Como es sabido, la producción de estas baterías no tiene un impacto completamente neutro, y el uso de baterías de iones de litio ya ha suscitado muchas controversias, entre ellas los problemas ambientales debidos a la extracción de litio o al reciclado de estas baterías.

Los asuntos ambientales…

La batería de un coche eléctrico contiene varios kilos de litio, pero también cobalto y manganeso, entre otros. Estos tres elementos son metales, todos los cuales se extraen y procesan para su uso en pilas.

Más de dos tercios de los recursos de litio proceden de los desiertos de sal de América del Sur, principalmente de Bolivia, Chile y Argentina.

Varios estudios han demostrado ya que la extracción y el procesamiento de estos metales provocan la contaminación del suelo, la desecación de los ríos, y también pueden dar lugar a un aumento del envenenamiento y de las enfermedades graves para las poblaciones locales.

El cobalto, que también se necesita para las baterías de litio, más de la mitad de la producción mundial proviene de las minas congoleñas. Minas que no respetan necesariamente las condiciones de seguridad y que también están siendo señaladas para la explotación de niños.

Al igual que con los motores de combustión interna y las condiciones de extracción de hidrocarburos, la industria eléctrica todavía tiene trabajo por hacer.

No obstante, los avances en la tecnología sugieren nuevas alternativas a estos materiales, así como la forma en que pueden ser extraídos o procesados.

¿Qué hay del reciclaje?

Hasta hace poco, el litio se reciclaba muy poco por tres razones: su alta disponibilidad, su bajo costo de extracción y su baja tasa de recolección.

Sin embargo, con una flota creciente de coches eléctricos y las tensiones sobre los suministros, esto ha cambiado y la industria del reciclaje está tomando forma.

Los vehículos eléctricos obsoletos, que son pocos en número en comparación con los vehículos de combustión interna, se desmantelan casi por completo y las células de la batería que ya no se utilizan, como el litio, el cobalto, el aluminio o el cobre, se cotejan y se reciclan.

También hay otras soluciones para las baterías no dañadas, dándoles una segunda vida y usándolas para uso estacionario. Por ejemplo, pueden utilizarse para almacenar energía renovable o para alimentar estaciones de carga rápida.

Si estás considerando comprar un coche eléctrico, probablemente te preguntes dónde lo vas a cargar. Instalar una estación de carga en casa es una posible solución, pero ¿cómo funciona cuando estás en movimiento?

Otras Lecturas:

Igualmente puedes encontrar otras lecturas interesantes en los libros digitales que te pueden ayudar a entender este tema, los puedes conseguir en las tiendas en línea de : Amazon, WalMart, Costco, Sams Club, Chedraui, Carrefour,  aliexpress, alibaba , MercadoLibre , Lidl, Aldi  shein o ebay.

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