La industria automotriz se encuentra en una revolución, reconfigurando el panorama mundial y estableciendo nuevas tecnologías y fabricantes. A medida que la industria hace un mayor énfasis hacia los vehículos electrificados, las baterías se han vuelto más importantes que nunca.

Los vehículos adoptan la propulsión eléctrica en distintos niveles a través de sus baterías. Las baterías que emplean los vehículos eléctricos y los híbridos se aprovechan para reducir o, en el caso de los vehículos eléctricos, reemplazar la energía que habría provenido del motor de combustión interna.

Llamaremos ¨vehículos electrificados¨ a los vehículos híbridos tradicionales (HEV), híbridos enchufables (PHEV), híbridos de rango extendido (EREV o Extended Range Electric Vehicles) y 100% eléctricos (BEV o Battery Electric Vehicles por sus siglas en inglés).

Conozcamos al principal componente de este tipo de autos que nos permita evaluar de mejor forma los vehículos disponibles y tomar la mejor decisión.

Tipos de baterías

Los vehículos electrificados utilizan una batería de bajo voltaje y una de alto voltaje. La batería de bajo voltaje tradicional que se ha utilizado en los vehículos con motor de combustión interna (ICE) por años está compuesta de plomo-ácido.

Las baterías de los vehículos electrificados de alto voltaje están compuestas en la mayoría de los casos de: ión-litio (Li-ion), litio-polímero (LiPo), níquel-hidruro metálico (NiMH) o níquel-cadmio (NiCd).

Las baterías de iones de litio, conocidas como Li-Ion, son las más utilizadas actualmente mientras que las que contienen cobalto y el níquel están en la mira para ser eliminadas. En el ámbito de vehículos electrificados, BYD y Tesla son considerados los líderes y ambos utilizan este compuesto en sus baterías.

Una batería de iones de litio es una batería recargable que utiliza compuestos de litio como uno de los electrodos. En 1985, Akira Yoshino desarrolló el primer prototipo basándose en las investigaciones anteriores de John Goodenough y otros expertos durante la década de los 70.

Esta composición proporciona una mayor densidad de energía que permite que la batería retenga cargas más largas que las baterías de plomo-ácido.

Por otra parte, Los paquetes de baterías de alto voltaje están compuestos por una serie de módulos conectados. Estos paquetes difieren en su composición y diseño.

Cada módulo contiene una serie de celdas de batería de bajo voltaje conectadas. Las baterías de vehículos eléctricos (BEV), también están construidas con módulos que contienen celdas, pero sus módulos contienen de cientos a miles de celdas de batería que contienen cátodos, ánodos y un electrolito y un separador.

Los mayores fabricantes de baterías de alto voltaje para uso automotriz son CATL y BYD, ambas de China.

Carga y Capacidad de la Batería

En función del tamaño de la batería de alto voltaje, éstas pueden recargarse utilizando el frenado del vehículo y una fuente de carga externa.

Todos los vehículos electrificados usan el frenado del auto como un método automático para cargar la batería. El frenado regenerativo captura la energía cinética que se genera cuando el auto frena y la almacena en la batería.

Esta es una de las razones por las que los híbridos experimentan un ahorro de combustible más notable en el tráfico urbano (en comparación con el uso en carretera), cuando tenemos frecuentes arranques y paradas: los motores eléctricos de los híbridos actúan como generadores al convertir la energía del frenado y del motor de gasolina en electricidad, lo que reduce el uso de combustible.

Por otra parte, los vehículos BEV, PHEV y EREVs se diferencian de los híbridos tradicionales en que sus baterías se pueden cargar enchufando el vehículo a una estación de carga externa.

La capacidad de las baterías más grandes y de alto voltaje se mide en kilowatts-hora (kWh), lo que es similar a utilizar los litros para medir la capacidad del tanque de combustible en un vehículo con motor de combustión interna.

Aquí, la diferencia entre las capacidades de las baterías de los diferentes tipos de vehículos electrificados es obvia:

Por ejemplo, el Tesla Model 3 de tracción trasera, un auto BEV, cuenta con una batería con capacidad utilizable de 57.5 kWh y de 75 kWh para la versión de tracción integral y Performance con una autonomía de entre 438 a 548 kilómetros.

Por su parte, un BYD King DM-I, un vehículo PHEV, tiene una batería de 8.3 kWh y un rango en modo 100% eléctrico de 50 kms, de acuerdo con el fabricante. BMW Serie 330e PHEV tiene una batería con capacidad de 11.2 kWh netos y y 99 kms de autonomía.

En la otra parte del espectro, tenemos los autos híbridos tradicionales como un Toyota Prius HEV que cuenta con una batería de tan solo 0.91 kWh, Ford Escape HEV de 1.1 kWh y Haval H6 de 1.67 kWh, entre muchos otros.

Las diferencias son tras grandes que-por ejemplo- la nueva Chevrolet Equinox EV tiene una batería de 85 kWh, casi 48 veces la capacidad de la batería de Nissan X-Trail e-Power (con 1.8 kWh).

Autonomía de la batería

Con una batería más pequeña, viene menos autonomía eléctrica. El MG eHS, por ejemplo, tiene una autonomía estimada de 52 kilómetros. Si bien se trata de una autonomía solo eléctrica aceptable para un híbrido enchufable, no es comparable ni siquiera con un EV de menor autonomía como el Ford Mach E Premium, que viene con una autonomía de 465 kilómetros. Sin embargo, para el Mach E, la carga eléctrica en una fuente externa es la única opción. Mientras que una vez que se agota la carga en el MG eHs, funciona como un vehículo híbrido a gasolina.

Diferencias de peso entre baterías híbridas, PHEV y BEV

Con mayor potencia viene mayor peso. El peso de las baterías varía mucho entre híbridos, híbridos enchufables y EV. Para poner las cosas en perspectiva, la batería estándar de 12 voltios, de un vehículo tradicional¨ pesa alrededor de 10 a 30 kilogramos.

Para un vehículo híbrido tradicional como el MG3 Hybrid o Honda Accord Hybrid, el paquete de baterías y motor eléctrico puede llegar a pesar entre 45 a 136 kilos, que pude representar más de 10 veces el peso de la batería estándar de un automóvil de bajo voltaje.

Un híbrido enchufable (PHEV), agrega la capacidad de conducir solo con energía eléctrica, lo que significa una batería más grande para almacenar energía. El paquete de baterías de un auto PHEV puede rondar los 100 a 600 kgs, de acuerdo con un estudio reciente de la Universidad de Carnegie Mellon.

La batería más pesada es la de un vehículo eléctrico, que en promedio pesa alrededor de 270 a más de 500 kgs de acuerdo con la empresa Sigenergy, dedicada al desarrollo de sistemas de energía.

Podemos resumir lo anterior de la siguiente forma:

• El auto eléctrico promedio es más pesado que el de gasolina o diésel; Un mundo que pasa a los vehículos eléctricos tendría autos más pesados ??en la carretera.
• El auto eléctrico promedio es un poco más ligero que muchos SUV de gasolina.
• Los SUV eléctricos igualan fácilmente (o superan) el peso de los SUV de gasolina.
• Podemos decir en general que entre ¨más electrificado sea el auto, más pesado será¨

Mantenimiento

La batería de los autos híbridos tradicionales requiere poco o nulo mantenimiento. Sin embargo, existen algunas sugerencias que nos ayudarán a prolongar la vida útil de la batería. Por ejemplo, limpiar la batería con una esponja y una toalla seca una vez al mes para eliminar la suciedad y la humedad ayudará a evitar fugas que pueden provocar cortocircuitos.

Comprobar el voltaje con un voltímetro o un multímetro digital también proporcionará al conductor información sobre el estado de la batería, lo cual suele hacerse en el servicio de mantenimiento regular.

Reducir el uso de los dispositivos eléctricos y las luces del vehículo cuando el motor está apagado limitará el consumo de la batería. Los conductores también deben conducir regularmente sus autos híbridos para que la batería se recargue. En general los consejos de mantenimiento suelen ser los mismos que la ¨vieja y tradicional¨ batería de bajo voltaje.

En el caso de los vehículos 100% eléctricos o BEvs, para prolongar la vida útil de su batería, el usuario debe evitar el uso frecuente de estaciones de carga rápida y mantener una carga del 20 % al 80 %.

Los conductores también deben evitar que la batería baje a una carga del 0 % y deben limitar la carga hasta el 100 %. En general son los mismos consejos para el cuidado de la batería de un teléfono celular moderno.

Costo

Dado que la batería de un vehículo eléctrico reemplaza muchos componentes del motor de combustión interna, no debería sorprendernos que el costo de reemplazo sea elevado.

Entre mayor sea el tamaño de una batería, mayor será su costo. Mientras el precio de una batería tradicional de bajo voltaje no preocupa a los usuarios, el reemplazo de la batería de alto voltaje si conlleva un costo que nos debe ocuparnos. La realidad que en México y América Latina existe poca información al respecto, pero la información disponible en Estados Unidos o los países europeos nos da una idea de los pecios de las baterías.

El costo estimado de reemplazo de la batería para un auto híbrido tradicional es de alrededor de $20,000 a $50,000 pesos.

Por otra parte, el costo de reemplazar la batería de un vehículo eléctrico es enorme ya que oscila entre $80,000 y $400,000 pesos y representa la pieza de mayor valor de todo el auto.

Es importante mencionar que los propietarios de vehículos eléctricos no tendrán que preocuparse por el mantenimiento de su auto ya que suelen ser menores a los de gasolina o diésel. De nuevo podemos resumir que entre ¨mayor sea el tamaño de la batería, mayor será el costo de un eventual reemplazo, y menor será el costo de su mantenimiento¨

Garantía

Lo comentado en el apartado anterior no debe asustarte. Afortunadamente, el riesgo de que una batería falle o requiera una reparación no prevista, normalmente está cubierta por el fabricante.

Todos los autos electrificados cuentan con garantías diferenciadas para su batería y sistemas eléctricos.

Así, la mayoría de las baterías de vehículos eléctricos e híbridos tienen una garantía del fabricante de al menos 8 años o 150 mil kilómetros, lo que ocurra primero.

A continuación, te proporcionamos algunos ejemplos de la garantía que ofrecen los fabricantes en sus baterías y/o sistemas de propulsión eléctricos:

Ejemplo de la Garantía de la Batería de Alto Voltaje

*Tesla y Toyota incluyen la capacidad de retención de carga del 70% como mínimo.

Conclusión

Los vehículos electrificados, también conocidos simplemente como híbridos, híbridos enchufables PHEV y los vehículos eléctricos BEV, aprovechan las baterías de alto voltaje para reducir o reemplazar la energía que habría provenido de un motor de combustión interna. Entre mayor sea el tamaño de la batería, mayor será el rango de autonomía 100% eléctrico que el auto genere y/o podrá requerir un uso menor del motor a gasolina en el caso de los híbridos, PHEV y EREV.

Estas baterías difieren en su tecnología, materiales, capacidad, potencia, peso, y la autonomía que generan al vehículo.

Con la tecnología actual, las baterías impactan significativamente al peso de los autos y también tienen un alto costo de reemplazo. Afortunadamente estas baterías cuentan con una garantía diferenciada por parte de los fabricantes.

Fuentes: La información contenida en este artículo es generada a título personal con información disponible en internet y colaboración de sitios especializados como J.D. Power y Car Magazine.