En los últimos años, el principal desafío para fabricantes de vehículos eléctricos y proveedores de baterías ha sido aumentar la autonomía sin comprometer los tiempos de recarga. Con baterías de entre 80 y 100 kWh y potencias de carga que pueden llegar a los 350 kW, la tecnología ha avanzado notablemente. Este progreso, sin embargo, implica gestionar el calor generado durante la carga y el funcionamiento, por lo que mantener una temperatura adecuada es crucial para la seguridad y el rendimiento.
El rendimiento óptimo de la batería depende de mantenerla en un rango térmico ideal, evitando sobrecalentamientos al alimentar el sistema de tracción o durante la recarga, especialmente en estaciones de carga rápida. También influyen las condiciones ambientales, tanto el calor excesivo como el frío, que afectan la capacidad de carga. “El objetivo es mantener la batería a la temperatura de confort de los humanos. Las baterías son felices a temperaturas humanas”, explica Dana Nicgorski, director de ingeniería de sistemas de Bosch para la gestión térmica en vehículos eléctricos.
Una tecnología en desarrollo
Según Iván Torrano, investigador senior en la línea de gestión térmica del CIC energiGUNE, hace una analogía conla que se entiende muy bien la importancia de este sistema. Un mal funcionamiento de este sistema es "como correr un maratón bajo un sol abrasador sin agua ni sombra". Indica que en los últimos años se han logrado grandes avances en la optimización de la refrigeración y calefacción de las baterías. Cada fabricante utiliza una solución adaptada a la arquitectura de sus vehículos, que puede incluir refrigeración por aire, líquida (directa o indirecta), o incluso materiales de cambio de fase capaces de absorber y liberar calor al alternar entre estados.
La densidad de energía del paquete de baterías determina las especificaciones del sistema de refrigeración, que debe extraer el calor de forma eficiente para evitar daños en las celdas. Sin un manejo adecuado del calor, la carga rápida podría elevar la temperatura a niveles que comprometan la integridad de las celdas y desencadenar reacciones en cadena peligrosas, con riesgo de incendio. Los desarrollos actuales en gestión térmica se centran en mejorar la seguridad, ampliar la autonomía y optimizar la experiencia del conductor.
Entre las soluciones propuestas se encuentran sistemas de ventilación innovadores, como el uso de membranas flexibles que liberan presión o configuraciones de ventilación en doble etapa, que igualan la presión interna y expulsan de manera controlada el calor y gases.
Además, se están explorando separadores de aislamiento célula a célula y barreras térmicas ligeras para evitar la propagación del calor, así como el uso de materiales alternativos como el grafito en difusores de calor, que podrían enfriar las celdas de forma más rápida que el aluminio.
En el horizonte, la próxima generación de baterías, como las de estado sólido, necesitará aún más atención en la gestión térmica, ya que el reemplazo del electrolito líquido por materiales sólidos o poliméricos puede intensificar los desafíos relacionados con el calor.
Algunos estudios se han inspirado en el sistema vascular del cuerpo humano para desarrollar redes microvasculares óptimas, integradas en el empaquetado de baterías estructurales, un avance que ya están explorando compañías como Tesla, Volvo y Volkswagen.
Estos sistemas incluyen parámetros específicos para el uso de fibra de carbono, ajustando el grosor, la dirección de las fibras y la cantidad de paneles microvasculares necesarios para regular la temperatura.
En definitiva, la mejora continua de los sistemas de gestión térmica no solo refuerza la seguridad y la eficiencia de los vehículos eléctricos, sino que también impulsa el camino hacia una movilidad más sostenible y tecnológicamente avanzada.