¿Cómo funcionan las baterías de vehículos eléctricos?

Los vehículos eléctricos (EV) obtienen su nombre de la electricidad almacenada en sus paquetes de baterías que alimentan el motor del automóvil y hacen girar las ruedas. Los vehículos híbridos también cuentan con una batería eléctrica, pero también tienen un motor de combustión que contribuye a la potencia motorizada. Ambas baterías pueden ser recargables. El automóvil se conecta a tomas de corriente o unidades de carga especializadas y transporta la electricidad de la red a su batería interna. Para comprender cómo funcionan las baterías de vehículos eléctricos, este artículo analizará qué son las baterías de automóvil, los tipos de baterías de vehículos eléctricos y cómo se cargan para alimentar los automóviles eléctricos.

¿Qué es una batería?

Las baterías almacenan energía química y la convierten en electricidad. Una batería contiene una cantidad desproporcionada de electrodos negativos a positivos a ambos lados de su construcción. Cuando se conecta mediante un tipo de cable, los electrones de la mitad negativa fluirán hacia el lado positivo. Este flujo, popularizado como electricidad, se puede aprovechar para alimentar diferentes dispositivos, como luces, teléfonos e incluso motores de automóviles. La fuerza de la electricidad se ralentiza con el tiempo a medida que los números de electrones en cada mitad se equilibran. En este punto, la batería se considera muerta porque ya no puede producir electricidad.

Varias reacciones químicas en las baterías pueden generar electricidad, pero los fabricantes de automóviles han mantenido un interés en las que se pueden recargar. Las baterías recargables utilizan energía eléctrica para reiniciar el flujo de electrones negativos a positivos. Las baterías con las propiedades químicas adecuadas para recargar son increíblemente útiles para los automóviles porque no necesitan un reemplazo constante. Para los autos eléctricos, tres tipos de baterías funcionan mejor en este proceso.

3 tipos de baterías para vehículos eléctricos:

1. Plomo-ácido: Las baterías de plomo-ácido son la forma más antigua de baterías recargables, inventadas en 1859, y se han utilizado tanto en automóviles eléctricos como no eléctricos. En estas baterías, los electrodos de plomo se mezclan con ácido para generar energía. Dado que han existido durante tanto tiempo, es fácil trabajar con ellos, confiables y económicos de fabricar; sin embargo, crean gases potencialmente explosivos cuando se sobrecargan. Se utilizan en casi todos los automóviles convencionales y como fuentes de energía suplementarias en algunos automóviles eléctricos totalmente eléctricos e híbridos. Aunque se están desarrollando algunas de alta potencia, las baterías de plomo-ácido funcionan mal en temperaturas frías y no duran mucho para los vehículos eléctricos.

2. Hidruro de níquel-metal: Las baterías de hidruro metálico de níquel pueden almacenar mucha energía en un paquete relativamente pequeño, lo que les da una alta densidad energética. Son más comunes en los vehículos híbridos eléctricos y se recargan desde el tanque de combustible del automóvil. Son extremadamente duraderos, seguros y producen poca toxicidad para un reciclaje óptimo. Desafortunadamente, son costosos, tienen una densidad de energía baja y generan mucho calor a altas temperaturas, lo que los convierte en malas opciones para la carga únicamente enchufable. Dado que los híbridos cuentan con un motor de combustión y la batería eléctrica, son los que más se benefician de las baterías de hidruro metálico de níquel.

3. Iones de litio: Ligeras, de bajo mantenimiento y de alto rendimiento energético y a alta temperatura, las baterías de iones de litio son la batería preferida en la mayoría de los vehículos eléctricos. Las baterías de iones de litio tienen menos peso y aún retienen grandes cantidades de energía. Los automóviles con ellos pueden viajar más lejos con una carga y la batería tiene una tasa de "autodescarga" baja, lo que significa que puede mantener la carga durante un período prolongado cuando no está en uso.

¿Cómo se carga la batería de un vehículo eléctrico?

En un vehículo eléctrico, un motor de tracción eléctrico reemplaza el motor de combustión interna tradicional en los automóviles de gasolina. El EV usa una batería de tracción para almacenar la electricidad que luego usa el motor para impulsar las ruedas. Este paquete de baterías requiere recarga en estaciones enchufables, ya sea en casa o en público. Las estaciones de carga reinician el flujo químico de electrones negativos a positivos. La autonomía general del vehículo depende de la eficiencia de la batería en el uso y almacenamiento de energía eléctrica.

En los híbridos, la batería y el motor eléctrico van acompañados de un motor de combustión que asume el control como fuente de energía cuando se agota la electricidad. Las baterías híbridas enchufables también se pueden recargar enchufándolas a los puertos de carga o mediante el frenado regenerativo. Tanto los vehículos híbridos como los totalmente eléctricos suelen utilizar un cable de conexión incluido para cargar sus baterías similares.

La carga de la batería de un vehículo eléctrico toma diferentes cantidades de tiempo según el nivel de carga y la compatibilidad del automóvil. Por ejemplo, no todos los vehículos eléctricos pueden repostar sus reservas de electricidad en estaciones de carga rápida. Además, el rango de autonomía de la batería de un vehículo eléctrico con una sola carga varía según el tipo de batería. Las baterías eléctricas de plomo-ácido solo proporcionan aproximadamente 80 millas, níquel-hidruro metálico 120 millas e iones de litio más de 220 millas. Aunque se acercan, los vehículos eléctricos que funcionan con baterías de iones de litio aún no alcanzan a los automóviles alimentados con gas en su rango general. En comparación con las estaciones de servicio, las brechas en las estaciones de carga disponibles en todo el país contribuyen a este detrimento.

¿Cuánto duran las baterías de los vehículos eléctricos?

Debido a los componentes utilizados para crearlos, las baterías de vehículos eléctricos pueden costar mucho más de reemplazar que las de los automóviles tradicionales. Afortunadamente, la mayoría de los fabricantes de vehículos eléctricos ofrecen garantías para sus baterías en caso de que expiren antes de tiempo. La mayoría dura de 5 a 8 años, o alrededor de 100,000 millas. Particularmente de iones de litio, casi toda una batería eléctrica es reciclable, y parte de su carga restante puede devolverse a la red eléctrica como energía renovable y reutilizar sus partes metálicas.

Los coches eléctricos son cada vez más habituales a medida que se desarrolla la tecnología de las baterías de vehículos eléctricos. Están en camino vehículos totalmente eléctricos más asequibles y eficientes. Así como las baterías de plomo-ácido se volvieron económicas y confiables después de más de un siglo de uso y estudio, al igual que los paquetes de baterías de níquel-hidruro metálico y de iones de litio con más investigación, uso y manejo.