
¿Por qué los automóviles producidos en masa no están equipados con baterías livianas de iones de litio?
Sosteniendo en sus manos un refuerzo de arranque (arrancador, banco de energía para automóvil, hay muchos nombres) que pesa un par de kilos, involuntariamente se hace la pregunta: ¿por qué no se instalan tales cosas regularmente en los automóviles? Un dispositivo pequeño y liviano es capaz de arrancar el motor tanto de un miniauto como de un SUV pesado.
Al fin y al cabo, parece que lo principal es arrancar el coche, y luego entra en juego el generador, que suministra corriente a los consumidores de energía. Sí, efectivamente, alguna vez un poco de voltaje y un “arranque torcido” eran suficientes para arrancar un motor de combustión interna. En principio, una batería capaz de entregar de 5 a 10 voltios con una corriente de 3 a 5 amperios es suficiente para excitar el devanado del generador. ¡Giré la manija un par de veces y salí!
¡En el VAZ-2101, se proporciona un mango a partir del cual se incluye! Foto: youtube.com
Este esquema sólo funciona en automóviles con equipamiento eléctrico primitivo. En los automóviles producidos hoy en día, la batería no solo es necesaria para arrancar el motor. La batería, como un condensador grande, suaviza las ondulaciones de la corriente, asegurando su estabilidad. Si la velocidad del cigüeñal cae, la batería mantendrá el voltaje requerido. Y su valor estrictamente definido es muy importante para los elementos electrónicos, por ejemplo, los microcircuitos. Esto es lo mismo para una bombilla de incandescencia o para la rejilla calefactora de la luneta trasera: 11 voltios o 14,5 voltios. Los dispositivos electrónicos delicados no tolerarán tal dispersión.
En el Porsche GT2 RS, inicialmente se monta de fábrica una batería de litio. Foto: youtube.com
En los coches de una clase superior y de un año de producción anterior, todo está “atado” a un autobús digital. Antes de arrancar el motor, la ECU sondea los sensores y solo entonces da una orden para permitir o no el arranque. Esto sin mencionar el hecho de que intentar arrancar el motor desde un empujador puede "matar" la electrónica. Desconectar los terminales de la batería mientras el motor está en marcha también provocará problemas. Pero volvamos a las baterías de iones de litio: ¿realmente no se instalan en los coches de serie? Lo hacen, pero la lista de este tipo de coches es muy pequeña y en su mayoría son coches deportivos y/o caros como el Porsche GT3/GT2. No estamos hablando de coches eléctricos: allí no se pueden utilizar otros tipos de baterías.
El Li puro no está incluido en este tipo de baterías: se utilizan óxidos con cobalto, níquel, fosfatos, hierro y manganeso. El cátodo está hecho de estos materiales. El ánodo está hecho de grafeno o grafito. El papel del electrolito lo desempeñan las sales de litio con disolventes de base orgánica.
Curiosamente, las baterías de iones de litio no tienen muchas ventajas y, en primer lugar, su peso y sus dimensiones son reducidos. Por ejemplo, si una batería de plomo-ácido de 90 Ah pesa unos 24 kg, una batería de Li pesa sólo 5 kg. Esto sugiere que estas baterías tienen una alta capacidad energética. Otro par de ventajas son la capacidad de cargar rápidamente y, si es necesario, suministrar corriente rápidamente, así como una baja "tendencia" a perder capacidad cuando no se utiliza.
La inscripción 1000ССА significa: la batería produce 1000 Ah con arranque en frío. Foto: youtube.com
Y lo último es la ausencia de mantenimiento durante toda la vida operativa. Sin embargo, las baterías de plomo-ácido modernas, si se siguen las reglas de uso, no requieren intervención durante todo su ciclo de vida. Y ahora, sobre las desventajas que predeterminaron la renuencia de los fabricantes de automóviles a instalar estas baterías en los automóviles producidos en serie.
En primer lugar podemos poner una fuerte dependencia de la temperatura ambiente. El sobrecalentamiento por encima de 60°C y la descarga profunda son especialmente peligrosos. Aquí todo es cuestión de diseño. Cuando la batería funciona en condiciones normales, hay una capa de grafito en el ánodo que protege contra la agresión del electrolito. Cuando la temperatura aumenta o la batería está muy descargada, el revestimiento se destruye. Y cuando se restablezcan las condiciones normales de funcionamiento, la capa se formará nuevamente gracias al grafito y al litio. De hecho, el rendimiento de una batería “clásica” de este tipo se deteriorará entre un 4% y un 6% cada año. Además, un fuerte sobrecalentamiento amenaza con una explosión: recordemos los recientes ataques terroristas en Palestina, cuando las baterías de los aparatos se sobrecalentaron tras una señal externa y los buscapersonas volaron en pedazos.
Una batería de litio consta de varias celdas conectadas entre sí. Foto: youtube.com
El siguiente punto es que la presencia de cobalto en el diseño de una batería de litio es peligrosa para la salud humana y el medio ambiente en general. Por lo tanto, una vez finalizada su vida útil, dicha batería debe desecharse. Y esto por no hablar del coste de los productos: puede llegar a cientos o más de miles de rublos. Entonces, ¿está realmente prohibida la entrada de baterías de litio en los automóviles producidos en masa? No todo es tan malo: los fabricantes confían en que este tipo de baterías son el futuro y están trabajando arduamente para mejorarlas en todos los aspectos "menos".
Esta es una frase muy conocida sobre ellos: “si no puedes, pero tienes muchas ganas, entonces puedes”. Estas baterías, en comparación con las "clásicas" de litio, tienen una serie de ventajas. Y el primero de ellos es el rango de temperatura, que oscila entre -30 y +55°C. Incluso en caso de heladas severas, LiFePO4 conserva el 70% de su capacidad. ¿Qué pasa con el sobrecalentamiento? No habrá llamas ni explosiones, pero saldrá humo. El cobalto no está incluido en la batería: desde el punto de vista medioambiental, esto también es una ventaja.
Batería LiFePO4 LiitoKala 12.8V 60Ah. Precio medio: 23 mil 432 rublos. Foto: mercado.yandex.ru
En términos de peso, la batería será más pesada que su “colega” de litio “puro”, pero más liviana que su contraparte de plomo-ácido. Por ejemplo, la masa de una batería con una capacidad de 60 Ah es de 5 kg. En cuanto al precio, oscila entre 23 y 40 mil rublos. para una batería para un coche coche. Pero incluso si decide "seguir el ritmo del progreso" y desea instalar dicha batería en su automóvil, no podrá hacerlo así.
Se componen de varias celdas, que normalmente tienen un voltaje de 3,2 V: es decir, cuatro de ellas producirán 12,8 V. Sin embargo, aquí cada elemento “vive su propia vida”. Por lo tanto, para que el proceso de carga/descarga esté equilibrado, necesitará un controlador. De lo contrario, la vida útil del producto disminuirá rápidamente.
El segundo punto es que las baterías de litio son muy sensibles a las sacudidas y vibraciones, lo que provoca corrosión en las conexiones de las celdas. Un automóvil no es un teléfono que se guarda en el bolsillo o en el bolso y no está sujeto a sacudidas fuertes.
Hoy en día, el controlador se puede integrar directamente en la batería. Foto: youtube.com
Pero puedes hacer lo contrario, es decir, cambiar la batería de litio por una de plomo en “casos de emergencia” (como está escrito en las instrucciones del McLaren MP4-12C). Sí, la electrónica del automóvil se volverá loca, se encenderá la luz de verificación del motor, pero el motor arrancará y podrá conducir hasta el centro de servicio.
En términos de dimensiones, las baterías de litio se pueden fabricar del mismo modo que las baterías de plomo para facilitar la instalación. Foto: youtube.com
Sin embargo, a pesar de todo, el número de amantes del progreso en el tema de las baterías de litio no sólo no disminuye, sino que crece. Incluso puedes montar una batería de litio tú mismo, en condiciones improvisadas, comprando elementos individuales y combinándolos en una batería. O pida a un “especialista” de un taller cercano que monte la batería.
Puedes instalar LiFePO4 en un coche normal, pero... ten cuidado. Foto: youtube.com
Seguramente te dirá que no es necesario recargar nada, pero como mínimo tendrás que instalar protección electrónica contra descarga profunda. Existe una demanda de este tipo de productos e incluso está creciendo. Las baterías de litio “caseras” las utilizan quienes gustan de correr en coches como el Renault Mégane RS, cuando perder de diez a un kilo y medio sería bastante útil. Por cierto, para un motor de combustión interna de 2 litros, una batería con una capacidad de ... 10 Ah es suficiente.
Pero aún así, no recomendamos encarecidamente realizar este tipo de trabajo "casero". ¡La seguridad es lo primero!
Al fin y al cabo, parece que lo principal es arrancar el coche, y luego entra en juego el generador, que suministra corriente a los consumidores de energía. Sí, efectivamente, alguna vez un poco de voltaje y un “arranque torcido” eran suficientes para arrancar un motor de combustión interna. En principio, una batería capaz de entregar de 5 a 10 voltios con una corriente de 3 a 5 amperios es suficiente para excitar el devanado del generador. ¡Giré la manija un par de veces y salí!

Este esquema sólo funciona en automóviles con equipamiento eléctrico primitivo. En los automóviles producidos hoy en día, la batería no solo es necesaria para arrancar el motor. La batería, como un condensador grande, suaviza las ondulaciones de la corriente, asegurando su estabilidad. Si la velocidad del cigüeñal cae, la batería mantendrá el voltaje requerido. Y su valor estrictamente definido es muy importante para los elementos electrónicos, por ejemplo, los microcircuitos. Esto es lo mismo para una bombilla de incandescencia o para la rejilla calefactora de la luneta trasera: 11 voltios o 14,5 voltios. Los dispositivos electrónicos delicados no tolerarán tal dispersión.

En los coches de una clase superior y de un año de producción anterior, todo está “atado” a un autobús digital. Antes de arrancar el motor, la ECU sondea los sensores y solo entonces da una orden para permitir o no el arranque. Esto sin mencionar el hecho de que intentar arrancar el motor desde un empujador puede "matar" la electrónica. Desconectar los terminales de la batería mientras el motor está en marcha también provocará problemas. Pero volvamos a las baterías de iones de litio: ¿realmente no se instalan en los coches de serie? Lo hacen, pero la lista de este tipo de coches es muy pequeña y en su mayoría son coches deportivos y/o caros como el Porsche GT3/GT2. No estamos hablando de coches eléctricos: allí no se pueden utilizar otros tipos de baterías.
Cómo funcionan y funcionan las baterías de iones de litio
El Li puro no está incluido en este tipo de baterías: se utilizan óxidos con cobalto, níquel, fosfatos, hierro y manganeso. El cátodo está hecho de estos materiales. El ánodo está hecho de grafeno o grafito. El papel del electrolito lo desempeñan las sales de litio con disolventes de base orgánica.
Las primeras baterías basadas en cobaltitas de Li aparecieron en 1983. Desde entonces, las baterías han mejorado continuamente: el número de ciclos de carga/descarga aumentó de 300 a 7 mil, la capacidad específica aumentó a 240 o más kWh/kg de masa y el precio se redujo aproximadamente 10 veces.
Curiosamente, las baterías de iones de litio no tienen muchas ventajas y, en primer lugar, su peso y sus dimensiones son reducidos. Por ejemplo, si una batería de plomo-ácido de 90 Ah pesa unos 24 kg, una batería de Li pesa sólo 5 kg. Esto sugiere que estas baterías tienen una alta capacidad energética. Otro par de ventajas son la capacidad de cargar rápidamente y, si es necesario, suministrar corriente rápidamente, así como una baja "tendencia" a perder capacidad cuando no se utiliza.

Y lo último es la ausencia de mantenimiento durante toda la vida operativa. Sin embargo, las baterías de plomo-ácido modernas, si se siguen las reglas de uso, no requieren intervención durante todo su ciclo de vida. Y ahora, sobre las desventajas que predeterminaron la renuencia de los fabricantes de automóviles a instalar estas baterías en los automóviles producidos en serie.
Desventajas de las baterías de iones de litio
En primer lugar podemos poner una fuerte dependencia de la temperatura ambiente. El sobrecalentamiento por encima de 60°C y la descarga profunda son especialmente peligrosos. Aquí todo es cuestión de diseño. Cuando la batería funciona en condiciones normales, hay una capa de grafito en el ánodo que protege contra la agresión del electrolito. Cuando la temperatura aumenta o la batería está muy descargada, el revestimiento se destruye. Y cuando se restablezcan las condiciones normales de funcionamiento, la capa se formará nuevamente gracias al grafito y al litio. De hecho, el rendimiento de una batería “clásica” de este tipo se deteriorará entre un 4% y un 6% cada año. Además, un fuerte sobrecalentamiento amenaza con una explosión: recordemos los recientes ataques terroristas en Palestina, cuando las baterías de los aparatos se sobrecalentaron tras una señal externa y los buscapersonas volaron en pedazos.

El siguiente punto es que la presencia de cobalto en el diseño de una batería de litio es peligrosa para la salud humana y el medio ambiente en general. Por lo tanto, una vez finalizada su vida útil, dicha batería debe desecharse. Y esto por no hablar del coste de los productos: puede llegar a cientos o más de miles de rublos. Entonces, ¿está realmente prohibida la entrada de baterías de litio en los automóviles producidos en masa? No todo es tan malo: los fabricantes confían en que este tipo de baterías son el futuro y están trabajando arduamente para mejorarlas en todos los aspectos "menos".
Baterías de fosfato de hierro y litio LiFePO4
Esta es una frase muy conocida sobre ellos: “si no puedes, pero tienes muchas ganas, entonces puedes”. Estas baterías, en comparación con las "clásicas" de litio, tienen una serie de ventajas. Y el primero de ellos es el rango de temperatura, que oscila entre -30 y +55°C. Incluso en caso de heladas severas, LiFePO4 conserva el 70% de su capacidad. ¿Qué pasa con el sobrecalentamiento? No habrá llamas ni explosiones, pero saldrá humo. El cobalto no está incluido en la batería: desde el punto de vista medioambiental, esto también es una ventaja.

En términos de peso, la batería será más pesada que su “colega” de litio “puro”, pero más liviana que su contraparte de plomo-ácido. Por ejemplo, la masa de una batería con una capacidad de 60 Ah es de 5 kg. En cuanto al precio, oscila entre 23 y 40 mil rublos. para una batería para un coche coche. Pero incluso si decide "seguir el ritmo del progreso" y desea instalar dicha batería en su automóvil, no podrá hacerlo así.
Los matices de las baterías de litio.
Se componen de varias celdas, que normalmente tienen un voltaje de 3,2 V: es decir, cuatro de ellas producirán 12,8 V. Sin embargo, aquí cada elemento “vive su propia vida”. Por lo tanto, para que el proceso de carga/descarga esté equilibrado, necesitará un controlador. De lo contrario, la vida útil del producto disminuirá rápidamente.
Teórica y prácticamente, el “cerebro” de un automóvil se puede recargar con una batería de litio. Pero es mejor hacerlo con especialistas, y cuánto cobrarán por el servicio es otra cuestión...
El segundo punto es que las baterías de litio son muy sensibles a las sacudidas y vibraciones, lo que provoca corrosión en las conexiones de las celdas. Un automóvil no es un teléfono que se guarda en el bolsillo o en el bolso y no está sujeto a sacudidas fuertes.

Pero puedes hacer lo contrario, es decir, cambiar la batería de litio por una de plomo en “casos de emergencia” (como está escrito en las instrucciones del McLaren MP4-12C). Sí, la electrónica del automóvil se volverá loca, se encenderá la luz de verificación del motor, pero el motor arrancará y podrá conducir hasta el centro de servicio.

Sin embargo, a pesar de todo, el número de amantes del progreso en el tema de las baterías de litio no sólo no disminuye, sino que crece. Incluso puedes montar una batería de litio tú mismo, en condiciones improvisadas, comprando elementos individuales y combinándolos en una batería. O pida a un “especialista” de un taller cercano que monte la batería.

Seguramente te dirá que no es necesario recargar nada, pero como mínimo tendrás que instalar protección electrónica contra descarga profunda. Existe una demanda de este tipo de productos e incluso está creciendo. Las baterías de litio “caseras” las utilizan quienes gustan de correr en coches como el Renault Mégane RS, cuando perder de diez a un kilo y medio sería bastante útil. Por cierto, para un motor de combustión interna de 2 litros, una batería con una capacidad de ... 10 Ah es suficiente.
Todas las características de un deportivo Renault Mégane RS con batería de litio
Pero aún así, no recomendamos encarecidamente realizar este tipo de trabajo "casero". ¡La seguridad es lo primero!
- Serguéi Mileshkin
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