Tipos de baterías de ión-litio para vehículos eléctricos

En los últimos años, la industria automovilística mundial ha dado un paso importante hacia los vehículos eléctricos (VE). En el corazón de estos vehículos se encuentra la batería de iones de litio – el elemento clave de un vehículo eléctrico. Pero ¿sabías que hoy en día se utilizan muchos tipos diferentes de baterías de iones de litio en los vehículos eléctricos?"

En los vehículos eléctricos se utilizan todos los tipos diferentes de baterías de iones de litio.

Actualmente, la industria mundial produce seis tipos de baterías de iones de litio. Se diferencian principalmente en la composición química del electrodo positivo de la batería (cátodo). El nombre de las baterías de iones de litio se forma a partir de los nombres de los elementos utilizados en el cátodo:
    LCO | Litio-Cobalto LiCoO2
    LMO | Óxido de litio-manganeso LiMn2O4 y Li2MnO3
    NMC | Óxido de litio-níquel-manganeso-cobalto LiNiMnCoO2
    NCA | Óxido de litio-níquel-cobalto-aluminio LiNiCoAlO2
    LFP | Fosfato de litio y hierro LiFePo4
    LTO | Óxido de litio-titanato Li4Ti5O12

Naturalmente, existen muchas más composiciones químicas de baterías de iones de litio que las enumeradas anteriormente, pero no todas están destinadas a la producción comercial

Hay tres tipos que se encuentran en aplicaciones de automoción: LFP, NMC, NCA. Aunque las baterías LMO se utilizaron en coches eléctricos en los primeros tiempos de las baterías de iones de litio, este tipo de baterías ha dado paso a otras más avanzadas. Además, los fabricantes de automóviles no están rígidamente vinculados a un determinado tipo de batería, incluso dentro de un mismo modelo pueden utilizar distintos tipos de baterías.

Comparación de baterías NMC, NCA y LFP.

Cada tipo de batería tiene sus propias propiedades únicas, tanto positivas como negativas.

Densidad energética – es la cantidad de energía (Wh) que una batería puede almacenar en gravedad específica o volumen específico. La tecnología actual puede alcanzar la densidad energética de una batería NMC en torno a 230~250 Wh/kg, la de una batería NCA – en torno a 322 Wh/kg, mientras que la densidad energética de una batería LFP oscila principalmente en torno a 130~160 Wh/kg. Pero en la práctica, la diferencia en el kilometraje del vehículo eléctrico entre las baterías NMC y LFP es pequeña, ya que se recomienda cargar la batería NMC hasta el 80% para preservar la vida útil, mientras que LFP se puede cargar hasta el 100% sin ningún daño.

Se recomienda cargar la batería NMC hasta el 80%, mientras que LFP se puede cargar hasta el 100% sin ningún daño.

Seguridad. El parámetro de la seguridad ha cobrado importancia tras varios casos de combustión espontánea de coches Tesla. En términos de seguridad, las baterías LFP están a la cabeza. Gracias a su excelente estabilidad térmica y química, así como a su capacidad para suministrar una potencia considerable sin calentarse, minimizan el riesgo de sobrecalentamiento o incendio, a diferencia de las baterías NCA/NMC.

Resistencia a la temperatura. Las baterías LFP tienen un mejor rendimiento a altas temperaturas, mientras que las NCA/NMC rinden mejor a bajas temperaturas. Por ejemplo, a -20℃, la batería NMC puede liberar el 70,14% de su capacidad; mientras que la batería LFP sólo puede liberar el 54,94%. Por lo tanto, la batería NMC es la mejor opción para aplicaciones a bajas temperaturas.

Vida útil. En este parámetro, las baterías LFP son mejores que las baterías NMC/NCA. En las baterías LFP, cuando se cargan/recargan con una corriente de 1C y a una profundidad de descarga del 100%, la batería puede durar hasta 3000 ciclos. Si la profundidad de descarga es de al menos el 80%, la batería LFP ya puede soportar hasta 4500 ciclos. Es decir, si la batería LFP se carga y descarga una vez al día al 100%, tardará 8 años en mostrar un descenso notable de su capacidad. En las mismas condiciones, la batería NMC tiene un peor rendimiento, con una media de 1000 a 2000 ciclos. La batería NCA tiene una vida útil peor, de 500 a 1000 ciclos.

Respeto al medio ambiente. El respeto al medio ambiente es el principal motivo detrás de la creación de coches eléctricos. Si algún material tiene un efecto nocivo sobre el medio ambiente, no debería utilizarse. Una vez más, las baterías LFP están siendo derrotadas por NMC y NCA. El cobalto, que se utiliza en las baterías NMC y NCA,  es una sustancia tóxica y afecta negativamente a los organismos vivos.

Precio. En este parámetro todos los tipos de baterías tienen casi paridad. El coste de la materia prima de las baterías NMC y NCA es más caro que el de la batería LFP. Sin embargo, la producción de la batería LFP es más compleja, por lo que cuesta más. Como resultado, la diferencia de precio entre estas dos baterías (para la misma capacidad) es de entre un 5 y un 15% a favor de las baterías LFP.

La comparación anterior da una idea general de las ventajas y desventajas de las baterías NMC, las baterías NCA y las baterías LFP. La batería de litio LFP es mucho más segura de utilizar y tendrá un menor impacto medioambiental en el futuro. Por ello, las baterías LFP se están convirtiendo en el tipo de batería predominante para los vehículos eléctricos. En China, principal productor de baterías de iones de litio, las baterías LFP representan actualmente más del 60% del volumen total de producción.

A pesar de las diferentes composiciones químicas de las baterías de iones de litio, el comprobador MS800 puede identificar módulos de batería defectuosos en vehículos híbridos y eléctricos. El comprobador permite diagnosticar simultáneamente 36 módulos de baterías de iones de litio. El proceso de diagnóstico de módulos de baterías de iones de litio de vehículos eléctricos es automático.

Características del comprobador MS800:

• Diagnostica módulos de batería de alto voltaje determinando su capacidad.
• Carga celdas de baterías conectadas en serie que se han desequilibrado con el paso del tiempo.
• Prepara la batería para su instalación en el coche equilibrando la tensión de todos los módulos.
• Prepara los módulos para su almacenamiento cargándolos hasta un nivel determinado.