Un nuevo diseño de batería para vehículos eléctricos podría prolongar su vida útil en más del 20%, al permitir que la corriente evite las celdas deterioradas en lugar de que estas limiten el rendimiento de todo el paquete.
El hallazgo pertenece a investigadores de la Universidad Tecnológica Chalmers, en Suecia, y plantea una solución para uno de los problemas más persistentes del almacenamiento energético en autos de batería: el desgaste desigual de las celdas internas.
PUBLICIDAD
Las baterías convencionales de vehículos eléctricos contienen numerosas celdas interconectadas que pierden capacidad de forma gradual con el uso. Como cada celda envejece a un ritmo distinto, basta con que una sola se debilite para restringir la capacidad utilizable de todo el conjunto.
La nueva arquitectura resuelve esta limitación mediante interruptores electrónicos y sistemas de control inteligente que modifican, durante el funcionamiento del vehículo, la forma en que las celdas se conectan entre sí.
El sistema desconecta celdas débiles sin afectar al resto
En lugar de depender de conexiones eléctricas fijas, el sistema de gestión de batería puede reorganizar los enlaces entre celdas a medida que su estado cambia. Esto permite que las unidades más deterioradas queden fuera de circuito mientras las sanas continúan en operación normal.
PUBLICIDAD
“Con la solución de nuestro estudio, la batería puede evitar la celda que está causando problemas y seguir adelante”, explicó en un comunicado Albert Škegro, estudiante de doctorado en Chalmers y primer autor del estudio.
Para validar el concepto, el equipo utilizó modelos de batería verificados de forma experimental y simulaciones a gran escala que evaluaron distintas químicas de celda, configuraciones de paquete, condiciones de uso y patrones de envejecimiento. Cada escenario incluyó 1.000 simulaciones Monte Carlo para capturar la variabilidad natural entre celdas. El análisis también abarcó 20 modelos representativos de vehículos eléctricos de 15 fabricantes.
El beneficio crece junto con el voltaje de la batería
La mejora potencial en la vida útil aumenta en función del voltaje del paquete, lo que vuelve a esta tecnología particularmente atractiva para vehículos con gran cantidad de celdas conectadas en serie, como camiones eléctricos y autos de pasajeros de largo alcance.
PUBLICIDAD
Sin embargo, los mayores beneficios solo se alcanzan con control individual de cada celda, algo que en la práctica resultaría costoso de implementar. Por eso, los diseños comerciales probablemente opten por controlar grupos de celdas en lugar de unidades individuales, con el fin de reducir la complejidad del hardware y su costo.
En un escenario simulado con un paquete de 80 kilovatios-hora, el sistema retrasó el reemplazo de la batería en aproximadamente 14 meses respecto a un diseño convencional, que alcanzaba su punto de sustitución a los diez años de uso.
La mayor vida útil compensaría el costo adicional
Los investigadores también evaluaron la viabilidad económica de incorporar esta electrónica adicional. Para el caso del paquete de 80 kWh, con un vehículo que recorre 12.000 kilómetros (7.456 millas) anuales, el análisis identificó condiciones económicas favorables en paquetes superiores a los 50 kWh, distancias recorridas anuales inferiores a 12.154 kilómetros (7.550 millas) y costos adicionales iniciales por debajo del 7,16%.
PUBLICIDAD
La tecnología podría además reducir la necesidad de calibrar con precisión las celdas durante la fabricación, ya que el paquete tendría mayor capacidad de absorber diferencias de rendimiento entre unidades. Esto, según los investigadores, también podría facilitar que más baterías retiradas de vehículos eléctricos se reutilicen en sistemas de almacenamiento energético estacionario.
El diseño ya pasó por pruebas de investigación y prototipos industriales, pero todavía no se encuentra disponible en vehículos de producción en serie. Los propios autores advirtieron que la mayor mejora de vida útil hallada representa un límite teórico bajo condiciones óptimas, y que los resultados provienen de simulaciones por computadora, no de pruebas de largo plazo en vehículos reales. Será necesario someter la tecnología a ensayos prolongados en condiciones de uso real para confirmar si los beneficios de duración y costo se replican fuera del modelo.
PUBLICIDAD