¿Qué Factores Afectan el Proceso de Envejecimiento de las Baterías?

Las baterías sufren un envejecimiento calendarizado a medida que pasan el tiempo debido a las reacciones químicas internas, las cuales degradan gradualmente los materiales en su interior, disminuyendo así la capacidad de la batería. La velocidad a la que ocurren estas reacciones, o la tasa de envejecimiento, está influenciada por varios factores como la temperatura, el estado de carga (State of Charge, SOC) y la profundidad de los ciclos de carga/descarga.

Este artículo tiene como objetivo aclarar:

• Qué factores influyen en el proceso de envejecimiento de una batería.
• Qué se puede hacer para ralentizar el envejecimiento de las baterías.

¿Qué factores impactan el proceso de envejecimiento de una batería?

Es esencial entender que todas las baterías envejecen con el tiempo, un proceso denominado envejecimiento calendarizado. El envejecimiento calendarizado es un proceso que afecta a las baterías, especialmente cuando no están en uso o están almacenadas durante períodos prolongados.

Al reconocer que todas las baterías envejecen con el tiempo, los usuarios pueden tomar decisiones informadas, optimizar el uso de las baterías y adoptar medidas proactivas para mitigar el impacto del envejecimiento en el rendimiento, la seguridad y el costo de las baterías.

• La velocidad de estas reacciones, o la tasa de envejecimiento, depende de varios factores, incluyendo la temperatura, el estado de carga y el número y profundidad de los ciclos de carga y descarga.
• La vida útil de una batería puede variar dependiendo de su rendimiento y de los efectos acumulativos del envejecimiento bajo diferentes condiciones.

Múltiples baterías dentro de un autobús eléctrico. Spielvogel (2014)

Altas Temperaturas

La temperatura ideal para cualquier batería es la temperatura ambiente, así que alrededor de 25°C/77°F. Normalmente, esta temperatura también se especifica en las hojas de datos del fabricante.

• Operar a temperaturas más altas, especialmente cerca del límite máximo permitido, aumentará la tasa de envejecimiento.
• El valor del factor de envejecimiento representa el tiempo en horas transcurridas a una temperatura superior a la temperatura ambiente, siendo el índice mayor a medida que la temperatura aumenta.

Paquetes de baterías de un autobús electrico en revisión. Heavy Duty Slide (2019)

Factores que Impactan el Envejecimiento de la Batería

Estado de Carga (SOC)

El Estado de Carga (SOC) “ideal” o óptimo para una batería de iones de litio es del 50% porque es cuando los procesos electroquímicos dentro de la batería están más estables.

La batería envejece más rápido a medida que el SOC se aleja de este punto medio.

El impacto más significativo en el envejecimiento del SOC ocurre cuando un voltaje de batería completamente cargada se mantiene por encima de su voltaje de reposo natural después de que la carga ha finalizado.

El voltaje en reposo indica la carga de la batería, pero no es una medida directa del SOC. Esto se determina principalmente utilizando técnicas como mediciones de voltaje y corriente o estimaciones basadas en la curva de descarga de la batería. El voltaje en reposo es uno de los factores considerados para determinar el SOC.

Visión general de los componentes del autobús eléctrico. Heavy Duty Slide (2019)

Conclusión

Teniendo en cuenta todo lo que has aprendido esta semana, es seguro decir que hay varias razones por las que las baterías envejecen. Las más comunes son: el uso, el tiempo, las altas temperaturas, los materiales que se degradan y el estado de carga.

Conocer y entender el estado de salud (SOC) de una batería y su vida útil (EOL) es esencial para trabajar con baterías y vehículos eléctricos, así como para integrar nuevas tecnologías, por ejemplo, el transporte sostenible e innovador.