La gestión de las ‘Fugas Térmicas’ punto clave para la seguridad de las baterías de coches eléctricos

La creciente demanda de energía para mover estos vehículos exige innovación, y la temperatura durante la recarga es un punto muy importante.

Los fabricantes de baterías y de vehículos eléctricos están realizando grandes esfuerzos para desarrollar baterías de iones de litio cada vez más capaces, con la intención de reducir las barreras para el potencial comprador, sobre todo, la ‘range anxiety’, que se deriva en la percepción de que el coche eléctrico no está hecho para desplazamientos largos o que el proceso de carga es demasiado lento, eso sin contar con la escasez de puntos de carga en algunos mercados.

¿Qué significa ‘Fuga térmica’?

Con cada vez más módulos y celdas, las baterías actuales, tanto de vehículos como de dispositivos electrónicos, son susceptibles de experimentar una fuga térmica, cada celda en una batería contiene electrolitos líquidos que son inflamables. Si una de estas celdas alcanza una temperatura superior y hace corto circuito, el electrolito hará combustión, provocando una ruptura para liberar la presión de dicha celda, provocando un incendio.
La celda rota puede llegar a alcanzar los 1.000 ºC y aquí es donde empieza la Fuga Térmica, justo ese rápido incremento en la temperatura y que genera la misma reacción en las celdas adyacentes, lo que sería la ‘Propagación de la Fuga Térmica’. Si esto llega a ocurrir, la reacción puede provocar humo, fuego e incluso llegar a una explosión, por esto es clave que los ocupantes cuenten con tiempo suficiente para abandonar el vehículo con seguridad.

Desde 2015 se han registrado varios incidentes relacionados con la batería, lo que ha impulsado a las autoridades a crear regulaciones para evitarlos. En China, por ejemplo, ha puesto en marcha el estándar GB/T 31485, pero en otros mercados han llegado apenas a propuestas. Esto deja en manos de los fabricantes la opción de fabricar o montar baterías con sistemas diseñados para gestionar la ‘Fuga Térmica’, algo que genera un dilema, porque a más materiales para controlar la temperatura, menos espacio para celdas y reducción de la autonomía.
Pero esto no significa que los fabricantes estén sacrificando la seguridad de las baterías en favor de mayor autonomía, ni lo contrario. Esto representa otro gran reto tecnológico para el vehículo eléctrico, ya que se debe conseguir el ansiado punto medio, seguridad suficiente para los ocupantes y máxima autonomía. Cada batería es única, con lo cual, el sistema de protección también lo es, pero hay empresas que llevan años investigando este apartado y dan luces sobre este tema.
Morgan Advanced Materials, con sede en Windsor, ha puesto foco en los materiales de protección para ofrecer a los ocupantes el tiempo suficiente para abandonar el vehículo si se da el caso de una ‘Fuga térmica’. Pero esto no implica que propongan una solución única ya que, como hemos dicho, cada batería es diferente. Pero aportan información sobre los principales sistemas o niveles de protección.

Celda a Celda

Es quizá el más complejo, ya que requiere el diseño de un material específico para incorporarlo entre cada celda individual, todo un reto para la distribución del espacio. En este sentido, es el nivel más alto de protección. El hecho de que el material absorba el calor generado por una celda, evita que se produzcan daños en las adyacentes.
Esta forma de protección estaría basada en materiales con capacidad de cambio, es decir, la protección puede cambiar de estado cuando la temperatura es demasiado alta, por ejemplo, de sólido a líquido, o de líquido a gaseoso. Este último caso sería el más efectivo, ya que el gas puede ‘escapar’ por las zonas de ventilación del módulo.

Módulo a Módulo

En este nivel, la protección sería en formato papel o capa protectora que envuelva cada módulo. Brinda un ahorro significativo en cuanto a peso si comparamos con la protección celda a celda, sin embargo, dicha capa evitará que la temperatura se eleve en módulos adyacentes con la consecuente pérdida del módulo en cuestión.

Paquete entero

Es la solución más simple y económica. Esta opción estaría enfocada en brindar una protección extra para los ocupantes y que tengan tiempo suficiente para detener y abandonar el vehículo en caso de aumento excesivo de la temperatura de las baterías. El punto negativo es que ofrece poca protección al paquete de batería como tal.

El coche eléctrico seguirá evolucionando, y este es otro paso, otro reto a superar como muchos que se han superado hasta ahora. Seguramente se encuentren soluciones híbridas y económicas, tanto en costes como en peso/espacio y que brinden seguridad suficiente tanto al paquete/módulo/celdas como a los ocupantes del vehículo.

Vía | The Manufacturer