Gestión térmica de baterías de litio

Las baterías de litio se utilizan actualmente en diversas aplicaciones, desde maquinaria todoterreno hasta vehículos agrícolas, plataformas aéreas, apoyo terrestre en aeropuertos y aplicaciones marinas. Cada una de ellas tiene sus propios requisitos según las condiciones de funcionamiento.

Una batería de litio Flash Battery para aplicaciones en maquinaria industrial. (Foto: Flash Battery)

El control de temperatura, o gestión térmica, de la batería es una función esencial que desempeña un papel crucial en el rendimiento y la vida útil total. Si la temperatura es demasiado baja, se reduce la capacidad de la batería; si es demasiado alta, puede causar degradación y reducir el número de ciclos de recarga potenciales.

Marco Righi, director ejecutivo y fundador de Flash Battery, explicó que el rango de temperatura ideal para las baterías de litio se encuentra entre 20 °C y 35 °C. «Esto no significa que las baterías no puedan funcionar a temperaturas más bajas o más altas, sino que su vida útil se verá afectada», afirmó. «Considerando que la tecnología de litio permite más de 4000 ciclos, aunque se produzca una ligera reducción en la vida útil debido al rango de temperatura, las baterías aún pueden garantizar una duración adecuada para la vida útil del vehículo».

Sistemas de refrigeración

Los sistemas de refrigeración pueden tener un impacto significativo en el coste de todo el sistema de baterías. Por lo tanto, evitarlos puede suponer un ahorro considerable.

Según Flash Battery, la mayoría de las aplicaciones todoterreno no requieren un sistema de refrigeración de baterías debido a los largos tiempos de carga y descarga. Es el ciclo rápido el que puede afectar la temperatura de la batería y reducir su vida útil.

“Un sistema de refrigeración suele ser necesario para aplicaciones que requieren una carga ultrarrápida o en sistemas híbridos donde la batería se descarga con bastante rapidez”, informó Righi. “Optar por baterías de gran tamaño significa que los paquetes no se someterán a esfuerzos ni se sobrecalentarán durante el uso”.

Los sistemas de refrigeración pueden implementarse con ventilación forzada, refrigeración por aire dentro del paquete o refrigeración líquida dentro del paquete. La mejor solución dependerá de la aplicación, la tensión del paquete de baterías y la producción prevista.

“Para aplicaciones en interiores, como los sistemas automatizados utilizados en logística, la ventilación forzada suele ser suficiente”, afirmó Righi. “Para aplicaciones en exteriores, suele requerirse una solución de refrigeración líquida”.

Sistemas de calefacción

Una de las limitaciones de las baterías de litio es que no pueden cargarse a temperaturas inferiores a 0 °C. Además, si se dejan a temperaturas inferiores a 10 °C, la resistencia interna puede verse afectada, lo que resulta en una caída de voltaje y una pérdida de eficiencia. Un sistema de calefacción permite que un vehículo funcione en exteriores, independientemente de las condiciones climáticas.

Los sistemas de calefacción para baterías pueden implementarse de dos maneras: mediante resistencias eléctricas o con un circuito de fluido. Se recomienda encarecidamente un sistema de calefacción para baterías de litio en vehículos híbridos o eléctricos. El sistema de gestión de baterías (BMS) controla la calefacción según las necesidades operativas. Un sistema de calefacción puede mejorar el rendimiento de la batería y aumentar la eficiencia general del vehículo, especialmente tras un periodo de inactividad a bajas temperaturas.

BMS para la seguridad

El BMS de Flash Battery monitorea el funcionamiento de los paquetes mediante una serie de parámetros. Si se produce un sobrecalentamiento, puede detectar si se trata de una sola celda o si la temperatura ha aumentado en todo el paquete de baterías.

Si una sola celda está afectada, el BMS interrumpe inmediatamente la fase de carga/descarga y emite una advertencia para evitar daños en todo el paquete. Un sobrecalentamiento más generalizado puede deberse a un uso intensivo de la batería. En este caso, el BMS interactúa con el vehículo para reducir el rendimiento y evitar mayores aumentos de temperatura.

“Un BMS inteligente funciona de forma preventiva para evitar el sobrecalentamiento antes de que se produzca”, afirmó Righi. “La función más importante del BMS es equilibrar la batería. Nuestro sistema patentado Flash Balancing System actúa tanto activa como pasivamente con una potencia de equilibrado mucho mayor que la de los BMS tradicionales (20 A). Garantiza un equilibrado ultrarrápido y garantiza siempre la máxima autonomía de la batería”.

Además del equilibrio, el BMS gestiona:

• todos los parámetros de la batería en tiempo real;
• la información que se enviará al sistema de control del vehículo, al sistema de gestión del motor o a la pantalla;
• el sistema de recarga;
• el enfriamiento y calentamiento del paquete de baterías;
• y el análisis predictivo de la salud de los equipos alimentados por la batería.

Reciclaje de baterías de litio: ¿Cuál es la situación actual de la industria? Flash Battery nos ayuda a comprender las últimas tecnologías en reciclaje de baterías y las opciones futuras, como el reciclaje directo y la segunda vida útil de las baterías.