Tiempos de carga en los coches eléctricos, ¿cómo afecta el calor interno de las baterías?

¿Sabías que el calor interno que generan las baterías durante la carga puede aumentar los tiempos de carga? Este es uno de los motivos principales por los que los fabricantes de coches eléctricos están apostando por la inclusión de sistemas de refrigeración innovadores. Gracias a estos elementos, la usabilidad de las baterías es mucho mayor.

Administrar, de manera efectiva, el calor generado por una batería durante la carga, es uno de los mayores desafíos que los fabricantes de coches eléctricos tienen que hacer frente en la actualidad. Además, se debe tener en cuenta que los cargadores ultra rápidos de 800 V y 350 kW acaban de llegar a Europa. ¿Se complica el tema de la refrigeración?

Los paquetes de baterías de iones de litio que alimentan, en la actualidad, a los automóviles eléctricos se construyen a partir de celdas. Hay que destacar que una sola celda de iones de litio produce 3.6 V y una capacidad eléctrica de 3.4 amperios/h. Para conseguir más voltaje, las celdas se tienen que combinar y estar conectadas en grupo de forma paralela. De esta forma, se multiplica tanto el voltaje como la capacidad.

Sin embargo, lo que realmente importa a los fabricantes es la velocidad C de la batería. Esto describe la velocidad a la que puede cargar y descargar en relación con su capacidad. Cuanto mayor sea la tasa de C, menos tardará en recargarse pero cuenta con una limitación, el calor generado por la resistencia interna a medid que se realiza la carga. Al tratarse de una gran concentración de celdas, el calor generado es difícil de eliminar.

Paquetes de baterías, ¿cómo refrigerarlas de forma óptima?

Para lidiar con dicha dificultad, los paquetes de baterías de iones de litio de los coches eléctricos se están comenzando a enfriar con agua o con una solución de agua y glicol. El fluido se enfría mediante un intercambiador de calor. Esa energía térmica se puede reutilizar como por ejemplo para climatizar el habitáculo. Un ejemplo claro lo podemos tener en el paquete de baterías del Audi e-tron, en él el refrigerante se bombea a través de canales en placas frías de aluminio extruido. Las células individuales se montan en un gel que conduce el calor desde ellas a las placas y posteriormente al refrigerante.

Este es solo un método, Tesla utiliza un sistema de tubos de enfriamiento intercalados entre las células cilíndricas en el paquete de baterías.  En general, las celdas producen alrededor de tres veces más calor al cargar que al conducir, y cuanto más rápido se carga, mayor es la cantidad de calor generado. El enfriamiento indirecto tiene sus limitaciones, porque el calor se elimina de las celdas solo en los puntos de contacto con las placas o tubos del sistema de enfriamiento. Algunas empresas ya está trabajando en proyectos que pretenden mejorar y reducir las emisiones calóricas.

En concreto, hay un proyecto, denominado I-CoBat que tiene como objetivo desarrollar un nuevo método de enfriamiento inmersivo mediante el cual las células y los conectores se sumergen literalmente en un fluido biodegradable y dieléctrico (lo que significa que no conduce electricidad). Debido a que el fluido está en contacto con toda la superficie de la celda, se espera que el enfriamiento inmersivo reduzca los tiempos de carga de los coches eléctricos al permitir tasas de C significativamente más altas, aumentar la autonomía y ralentizar el proceso de envejecimiento a través de una gestión térmica más precisa de la batería.