Si nos fijamos en los vehículos eléctricos, los iones de litio son una sustancia química común con la que se encontrará en el paquete de baterías de alto voltaje. Pero cada vez es más común encontrar este tipo de batería para aplicaciones de 12 voltios, no sólo para sistemas de capacidad de potencia de seguridad en vehículos eléctricos sino también para vehículos con motor de combustión interna. Con décadas de desarrollo en baterías para automóviles que utilizan tecnología de plomo-ácido, ¿por qué está surgiendo rápidamente la presencia de una batería de iones de litio de 12 V?
Puntos Clave
- Algunos fabricantes de automóviles están sustituyendo la batería auxiliar tradicional de plomo-ácido de 12 V por unidades de iones de litio, lo que requiere diferentes métodos de servicio y pruebas.
- 12V baterías de iones de litio Son más ligeras, se cargan más rápido y toleran mejor el funcionamiento con carga parcial que sus equivalentes de plomo-ácido.
- Los comprobadores de conductancia estándar calibrados para baterías de plomo-ácido pueden no evaluar con precisión las baterías de iones de litio de 12 V; se necesitan herramientas específicas para cada tipo de batería.
- Las baterías de iones de litio de 12 V presentan modos de fallo diferentes a los de las baterías de plomo-ácido y requieren sistemas de carga que tengan en cuenta su composición química.
- A medida que aumenta la adopción de baterías de litio de 12 V, los talleres deben identificar la composición química de la batería antes de probarla o cargarla para evitar dañar una batería que aún esté en buen estado.
- Midtronics está desarrollando capacidades de prueba que abordan la evolución de las químicas de las baterías de 12 V a medida que la industria realiza la transición.
Exploremos las razones por las que Li-ion se ha convertido en un producto de batería más frecuente, las diferencias entre plomo-ácido y Li-ion, para qué sirve y las necesidades únicas que tiene de mantenimiento.
Cómo se diseñan las baterías de iones de litio de 12 V
Si abrieras un puñado de baterías de iones de litio de 12 voltios de diferentes fabricantes, encontrarías una sorprendente cantidad de diferencias en el diseño. Sin embargo, todos contienen algunas características comunes.
Las celdas individuales contienen los componentes que tiene cualquier batería de iones de litio. Hay un ánodo, un cátodo, un separador, un electrolito y un terminal positivo y negativo para cada uno. Los iones fluyen del ánodo al cátodo cuando la batería se está descargando, y ocurre lo contrario cuando se vuelve a cargar. Esta es la parte más comprensible del diseño, ya que también imita el diseño de cualquier otra batería.
Sin embargo, las celdas no siempre contienen la misma cantidad de energía de un fabricante a otro. Por lo tanto, varios de ellos se apilan y sus terminales se unen en serie para crear los aproximadamente 12 voltios que el vehículo necesita para funcionar.
También se incluye un sistema de gestión de batería, o BMS, con una batería de iones de litio, que monitorea y regula su funcionamiento. Luego, los circuitos positivo y negativo se conectan a los terminales de la caja. Todo está sellado dentro del mismo material de carcasa de polipropileno con el que está familiarizado, acolchado en todos los lados internamente para mantener la batería segura y protegida.
Por supuesto, la química es la principal diferencia entre las baterías de plomo-ácido y las de iones de litio. Los materiales de dióxido de plomo y plomo esponjoso que utiliza una batería de plomo-ácido están ausentes y se utilizan compuestos a base de litio como óxido de litio y cobalto y fosfato de litio y hierro. Pero la otra gran diferencia es la cantidad de células. Las baterías de plomo-ácido siempre contienen seis celdas, cada una de aproximadamente 2.1 voltios. El número de celdas puede variar para las baterías de iones de litio, siempre que el total combinado sea de 12.6 voltios.
¿Por qué se utiliza Li-ion?
A diferencia de las baterías de plomo-ácido convencionales, que han sido el estándar de la industria durante décadas, las baterías de iones de litio ofrecen una nueva perspectiva sobre el almacenamiento de energía en automóviles.
Una de las ventajas más significativas de las baterías de iones de litio es su diseño compacto y ligero . Esto las convierte en una excelente opción para vehículos modernos donde el espacio y el peso son factores cruciales. Pensemos, por ejemplo, en coches de alto rendimiento y de lujo. En comparación con las baterías de plomo-ácido, las de iones de litio son considerablemente más pequeñas y ligeras, sin sacrificar el rendimiento.
Las baterías de iones de litio también tienen una densidad de energía mucho mayor que las baterías de plomo-ácido, por lo que pueden almacenar más energía en un espacio más pequeño, lo que las hace ideales para aplicaciones donde el tamaño es un factor limitante. La mayor densidad de energía también da como resultado una potencia más duradera, una característica valiosa para diversas aplicaciones automotrices.
Cuando necesita una velocidad de carga y descarga mucho más rápida, las baterías de iones de litio son muy superiores en comparación con las baterías de plomo-ácido. Este rápido tiempo de respuesta es particularmente importante en vehículos donde se requieren ráfagas rápidas de potencia, como en los sistemas start-stop y frenado regenerativo.
A diferencia de las baterías de plomo-ácido que requieren controles y mantenimiento periódicos, las baterías de iones de litio pueden funcionar durante años sin ningún mantenimiento. Esta característica contribuye a la conveniencia y rentabilidad de la tecnología de iones de litio, aunque su costo es varias veces mayor para la misma capacidad.
También descubrirá que las baterías de iones de litio de 12 V están diseñadas para tener una vida útil más larga que las baterías de plomo-ácido tradicionales. Están construidos para resistir los rigores del entorno automotriz y ofrecen un rendimiento confiable durante toda su vida útil.
Aplicaciones de la tecnología de iones de litio
¿Dónde encontrará baterías de iones de litio de 12 V en el mundo real? Es más común de lo que piensas:
- Sistemas start-stop – Las baterías de iones de litio se utilizan comúnmente en sistemas start-stop, donde proporcionan las ráfagas rápidas de energía necesarias para reiniciar el motor de manera eficiente.
- Iluminación y accesorios extremos. – Las baterías de iones de litio pueden alimentar vehículos con sistemas de iluminación, sistemas de información y entretenimiento y diversos accesorios que van más allá de lo normal, garantizando un rendimiento confiable.
- Frenado regenerativo – En los vehículos híbridos y eléctricos, las baterías de iones de litio pueden almacenar mejor la energía capturada durante el frenado regenerativo, mejorando la eficiencia general.
- Capacidad de energía de seguridad – Las baterías de iones de litio son esenciales para los sistemas de capacidad de energía de seguridad en los vehículos eléctricos, ya que proporcionan la energía necesaria para operar funciones de seguridad críticas en caso de accidente o mal funcionamiento.
Una vez más, estas características se encuentran con mayor frecuencia en los modelos premium de los fabricantes de automóviles de lujo, así como en los modelos híbridos y totalmente eléctricos. Pero eso no es necesariamente exclusivo, y es posible que el Li-ion se utilice aún más ampliamente en la industria.
Necesidades de servicio para baterías de iones de litio
El mantenimiento de baterías de iones de litio de 12 V en la industria automotriz requiere conocimientos y herramientas específicas para garantizar su fiabilidad y seguridad a largo plazo. Para mantener un rendimiento óptimo, es fundamental seguir las instrucciones de carga y descarga. Evitar la sobrecarga y la descarga profunda prolonga la vida útil de la batería.
Y debido a las preocupaciones ambientales asociadas con las baterías de iones de litio, los procedimientos adecuados de reciclaje y eliminación son vitales. Los técnicos deben estar capacitados en el manejo de estos procesos para minimizar el impacto ambiental.
Tampoco cualquier probador de baterías es suficiente para comprobar el estado de una batería de iones de litio. Se necesita equipo de diagnóstico especializado para que los técnicos puedan evaluar el estado de la batería de iones de litio, identificar problemas potenciales y tomar las medidas adecuadas para evitar fallas.
La aparición de baterías de iones de litio de 12 V en la industria automotriz está impulsada por su rendimiento superior, eficiencia y beneficios ambientales. Estas baterías están revolucionando la seguridad y confiabilidad de los vehículos y ciertamente están ayudando a reducir los casos de avería más común, que es una batería agotada.
Sin embargo, los talleres de servicio deben contar con los conocimientos necesarios para identificar los modelos con baterías de iones de litio, de modo que se pueda realizar el procedimiento de prueba correcto con equipos diseñados para verificar su estado de forma precisa y completa. Esto podría requerir la adquisición de soluciones de diagnóstico como MDX-AI , capaz de dar servicio a toda una gama de vehículos.
Preguntas frecuentes
¿Por qué algunos vehículos están cambiando de baterías de plomo-ácido a baterías de litio para la batería auxiliar de 12 V?
Las baterías de iones de litio de 12 V ofrecen un ahorro de peso significativo (a menudo de 3 a 5 kg), una carga más rápida, una vida útil más prolongada y un mejor rendimiento en condiciones de carga parcial, características muy atractivas para vehículos eléctricos e híbridos, donde el peso y la eficiencia eléctrica son cruciales. Algunos vehículos de gama alta con motor de combustión interna también las han adoptado para mejorar el rendimiento de los sistemas de arranque y parada automáticos.
¿Cómo se puede saber si una batería de 12V es de plomo-ácido o de iones de litio?
Las principales referencias son el etiquetado de la batería, el manual del propietario del vehículo y la información de servicio del fabricante. Algunas baterías de litio de 12 V tienen un aspecto externo similar a las unidades AGM. En caso de duda, busque las marcas de composición química en la carcasa o consulte los datos del fabricante específicos para el número de identificación del vehículo (VIN). Realizar pruebas o cargar la batería sin conocer su composición química puede dañarla.
¿Se puede utilizar un comprobador de conductancia estándar en una batería de iones de litio de 12 V?
La mayoría de los medidores de conductancia calibrados para baterías de plomo-ácido no ofrecen resultados precisos en baterías de iones de litio, ya que las diferencias químicas afectan las mediciones de resistencia interna de forma que invalidan los algoritmos para plomo-ácido. Los talleres que trabajan con baterías de litio de 12 V necesitan equipos de prueba específicos para cada tipo de batería. Consulte la documentación actual de Midtronics para conocer los tipos de baterías compatibles.
¿Qué precauciones de carga se aplican a las baterías de litio de 12 V para automóviles?
Las baterías de litio de 12 V requieren cargadores con perfiles de carga específicos para litio; las curvas de voltaje y corriente de los cargadores estándar para baterías de plomo-ácido pueden sobrecargar y dañar las celdas de litio. La mayoría de los sistemas de carga de los fabricantes de equipos originales (OEM) están diseñados para la química de la batería instalada, pero los cargadores de repuesto utilizados durante el mantenimiento deben ser compatibles. Verifique siempre la compatibilidad del cargador antes de conectarlo.
¿Cuáles son los modos de fallo de las baterías de litio de 12V para automóviles?
A diferencia de las baterías de plomo-ácido, las de litio no se sulfatan. Pueden sufrir desequilibrio de celdas, fallos en el sistema de gestión de batería (BMS), daños por estrés térmico y pérdida de capacidad debido a ciclos de descarga profunda. Las baterías de litio de 12 V averiadas a menudo no se recuperan de una descarga completa como lo haría una de plomo-ácido con una carga lenta; una descarga profunda puede causar daños permanentes.
¿Cómo deberían prepararse los comercios para la creciente adopción de baterías de litio de 12 V?
Manténgase al día sobre qué vehículos utilizan baterías de litio de 12 V (actualmente un subconjunto pequeño pero en crecimiento), asegúrese de que el acceso a la información de servicio incluya datos sobre la química de la batería, verifique que cualquier cargador utilizado durante el servicio tenga los perfiles de litio adecuados y supervise las actualizaciones de Midtronics sobre la compatibilidad ampliada con la química de la batería a medida que evoluciona la línea de productos.