Las diferencias y similitudes entre una batería de automóvil eléctrico y una de teléfono celular

Al igual que los teléfonos celulares, computadoras, tablets, cargadores portátiles y muchos otros aparatos electrónicos portátiles, la mayoría de los automóviles eléctricos de la actualidad emplean baterías que alimentan al motor o los motores que equipan para su accionamiento.

En todos, el compuesto -ion litio- y funcionamiento de las baterías son similares, lo que cambia es el número de celdas y, por ende, del tamaño de las mismas.

Aunque las necesidades de energía son tan distintas, la tecnología de la batería es la misma: la celda recargable Li-ion, basada en un ánodo de grafito y un cátodo principalmente formado por un óxido que contiene litio, cobalto, manganeso y níquel.

Sin duda, esta tecnología de iones de litio que fue descubierta en la década de 1980 por el químico estadounidense John B. Goodenough, llegó a hacer revolucionar a la humanidad desde que ingresaron al mercado en 1991.

Cómo funciona una batería de litio

Específicamente, una batería es un dispositivo electroquímico que almacena energía en su interior partir de una reacción química y es capaz de liberarla en forma de electricidad. De acuerdo a las necesidades de energía es que varia el número de celdas.

Por ejemplo, la batería de un teléfono celular emplea dos, mientras que la de un automóvil posee más de 300.

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No obstante que el funcionamiento es similar, el diseño de las celdas es muy diferente por cuestiones de espacio. En un teléfono se emplean celdas prismáticas de configuración plana, que permiten ser tan finas como una tarjeta bancaria y un empaquetado en forma rectangular.

Igualmente, utilizan una gestión térmica menos sofisticada y tienen un ciclo de vida más corto.

Adaptadas a su medio

Al abarcar demasiado espacio donde sea que se use, la batería es determinante en el diseño de un teléfono y de un automóvil. En ambos casos, la forma exterior del paquete es rectangular y plana, para adaptarse a la forma de un teléfono o al espacio disponible en el piso del vehículo entre ambos ejes.

Tras varios años de desarrollo, las baterías han podido disminuir de tamaño y peso, a la vez que han aumentado su rendimiento.

Así como esta evolución se ha visto en los teléfonos celulares, igualmente está pasando en los automóviles eléctricos que con el paso del tiempo sus baterías están ofreciendo más autonomía y en un empaque más pequeño y liviano.

Además de tener baterías con dimensiones totalmente distintas -la de un celular tiene unos tres milímetros de grosor y un peso de 80 gramos; mientras que la de un auto supera los 400 kilogramos-, existe una variación en el voltaje.

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El voltaje

Este último elemento es la diferencia de potencial entre dos puntos del circuito necesaria para que la corriente circule entre ellos. A más voltaje, más trabajo se puede realizar con la corriente que circula entre los electrodos de la batería y más energía total existirá. Utilizando un equivalente hidráulico, el voltaje sería la presión del agua.

En el caso de un smartphone, las baterías suelen tener un voltaje de 3.8 volts, en tanto que en un auto eléctrico es de 350 volts hacia arriba.

Además, el voltaje es una de las dos variables que determina la potencia de carga de una batería. Aumentando el voltaje se consigue reducir el tiempo de una recarga sin producir mucho calor ni emplear cableados muy gruesos.

De esta forma, aquellos vehículos con 350 volts pueden recargar el 80 por ciento de su capacidad con un cargador de 100 kW en 40 minutos o en 18 minutos los de 800 volts con un cargador de 350 kW.

La importancia de la refrigeración

En un celular no hay espacio físico para un sistema de refrigeración, que también es menos necesario por su menor potencia de carga.

Por contra, los autos eléctricos cuentan con un sistema de refrigeración que permite mantener en una temperatura óptima a la batería, lo que aumenta su capacidad, rendimiento y duración.

A tal efecto, los módulos de batería están emplazados sobre placas de enfriamiento que canalizan una mezcla de agua y glicol a través de canalizaciones. Gracias a este sistema, las celdas pueden estar más próximas entre sí, lo que aumenta hasta en un 35 por ciento la densidad energética de la batería y permite aumentar la autonomía del vehículo.