La Batería de Alto Voltaje (HV Battery)

turkano

Forero Activo
Ubicación
Pontevedra
Versión
1st Plus
Color
Blanco Glaciar metalizado Negro
Todas hoy en día son de Iones de Litio, pero según la química empleada en el cátodo hay varios tipos:
  • NCM (Níquel Cobalto Manganeso), estas suelen llevar un número de 3 dígitos asociado: 622, 712, 811, según el % de cada componente que llevan, por ejemplo la 811 se refiere a 80% de Níquel, 10 de Cobalto y 10% de Manganeso. Esta es la química más usada hoy en día. Las que montan actualmente los ID.3 son NCM 712 fabricadas en Polonia por LG Chem.
  • NCA (Níquel Cobalto Aluminio), usada mucho por Tesla.
  • LiFePO4 (Litio Hierro Fosfato), al carecer de Cobalto (el material más caro de la batería y su extracción tienen dudosas garantías humanitarias) son baterías más baratas de producir. Su inconveniente es que la densidad de energía por kg de peso es menor que las de NCM o NCA.
  • Otras...

*Composición y funcionamiento de una Celda Cilíndrica de Iones de Litio
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¿Cómo es una batería de litio por dentro?
Las baterías están formadas por varios componentes, vamos a explicarlo brevemente:
  • Celda: es la unidad más pequeña que forma la batería. Pueden ser Cilíndricas, de Bolsa (Pouch) o Prismáticas.

*Tipos de Celdas de izquierda a derecho: Cilíndricas, Prismáticas y de Bolsa o Pouch​
  • Módulo: es el paquete formado por el conjunto de celdas.
  • Batería: la suma de los módulos que conforman la batería.
  • Además dentro de la carcasa donde se aloja la batería están: el BMS, controlador de las celdas, cableado, sistema de refrigeración...

*Esquema Batería ID.3 82kWh (12 módulos)
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Densidad de Energía:

Representa la cantidad de energía acumulada por la unidad de volumen (peso de la batería), se mide habitualmente en Wh/kg, se manejan cifras entre 200Wh/kg y 300Wh/kg. Cuanto mayor sea la densidad de energía de una batería, más energía habrá disponible por unidad de volumen (por kg). Por ejemplo si la densidad de una batería es de 300Wh/kg tendrá la misma cantidad de energía en la mitad de peso, que una batería cuya densidad sea 150Wh/kg, o bien el doble de energía para el mismo peso de batería.

Recordemos que por ejemplo la batería de 58kWh (62kWh brutos) pesa más o menos 450kg incluyendo todos sus componentes y su carcasa protectora, esto representa un 25% del peso del vehículo.

Por ello aumentar la densidad de energía es una de las líneas de investigación en el desarrollo de las baterías de Alto Voltaje de los EVs. Por ejemplo el desarrollo de las denominadas “Baterías en Estado Sólido” pueden llegar a duplicar la densidad energética actual, consiguiendo de esta forma que la batería de 58kWh del ID.3 disminuyese su peso unos 200kg, mejorando la autonomía sin aumentar su capacidad.
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¿En qué se mide la capacidad de la batería?
La cantidad de energía almacenada en una batería, se mide en kWh. En realidad esta unidad de medida determina la capacidad de entregar una determinada potencia a lo largo de un espacio de tiempo concreto, y es lo mismo que voltios x amperios-hora (Watios/1000). O dicho de otra forma, los kWh serían los litros del depósito, y los kW nos daría una idea del grosor de la manguera y por tanto el caudal que pasa de energía. Ese caudal por 1 hora, sería la cantidad de kWh almacenados.​

*Batería de 58kWh con 9 Módulos y Batería de 77kWh con 12 módulos
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¿Qué significa la capacidad Bruta y Neta de una Batería?
- BRUTA es la capacidad total de la batería
- NETA es la capacidad utilizable.
Muchas baterías de los EVs actuales disponen de lo que se denomina BUFFER, este puede ser tanto para proteger la sobrecarga como la descarga total, algo que, ya explicaré más adelante, es relativamente malo para la batería. Por ejemplo el ID.3 dispone de un Buffer del 4% para la sobrecarga y del 6% para la descarga.

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Duración/Vida útil de la batería:
Se mide en Ciclos de Carga/Descarga y representa la cantidad de veces que se puede cargar la batería del 0% al 100% antes del fin de su vida útil.
Pero debemos tener en cuenta que 1 ciclo de carga se completa tanto si de una sola vez lo carga del 0 al 100% como si la cargo 2 veces del 30 al 80% o 5 veces del 40 al 60%.​
*Nota: Las baterías de litio no tienen efecto memoria como pasaba con las baterías antiguas.

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¿Qué es la degradación?
Las baterías de iones de litio están sometidas a lo largo de su vida útil a un proceso de envejecimiento y desgaste por motivos físicos y químicos, perdiendo su capacidad de cargarse/descargarse, a esta pérdida la denominamos Degradación.
Supongamos que tenemos una batería que inicialmente al 100% cargaba 58kWh y con el paso del tiempo su capacidad ha disminuido hasta los 52,2kWh, se ha tenido una degradación del 10% por tanto su capacidad es del 90% con respecto a la original. Y si te preguntas cómo puedes saber realmente la degradación de la batería de tu coches, la respuesta es que la mayoría no ofrecen este dato, en otros se puede obtener mediante la OBD-II (puerto para diagnóstico del vehículo).​
A veces la degradación no es real y se debe a una mala calibración del BMS (Battery Management System).​
 
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