Hay quien dice que un coche eléctrico es una batería con ruedas. Y parte de razón no le falta, ya que se trata de un componente determinante (tanto técnica como económicamente) en el global de un vehículo eléctrico y, hoy en día, la principal variable que hace que un coche eléctrico sea atractivo para el público. Si el coche equipa una batería con buenas prestaciones a un precio competitivo automáticamente consigue un buen posicionamiento en el mercado.
Según datos de Bloomberg New Energy Finance, en el año 2015 la batería suponía el 57% del coste total de un coche eléctrico. Esa cifra se encuentra ahora en un 33% y según las previsiones, podría situarse en el 20% para el año 2025. Esto nos lleva a un escenario en el que, aún con una importante reducción de precio, la batería va a seguir siendo uno de los componentes más caros y con más protagonismo de los coches eléctricos.
Hablamos siempre de baterías de iones litio, una tecnología que ha alcanzado tal nivel de popularidad y desarrollo industrial (no solo en la industria de la automoción, sino en todas las aplicaciones de almacenamiento eléctrico), que a corto-medio plazo parece imposible que aparezca otra tipología que la deje de lado. Sin embargo, de cara a futuro no se descarta que puedan aparecer otras químicas que las mejoren en prestaciones como las baterías de estado sólido. En cualquier caso, a día de hoy, las baterías de litio son capaces de cumplir con las expectativas de la mayoría de consumidores en la mayoría de aplicaciones.
El problema es que el componente clave y más caro de los coches eléctricos es a la vez el más delicado. Y eso se convierte en una preocupación para propietarios y potenciales compradores de este tipo de coches. Cómo va a envejecer la batería sigue siendo una incertidumbre en la mayoría de modelos, ya que todavía no tenemos suficientes datos y experiencia para poder conocer el detalle.
Lo que si sabemos es que las baterías de iones de litio tienen una vida útil y van perdiendo capacidad con el uso y el paso del tiempo. Por eso, podemos llegar a una situación, al igual que nos pasa con nuestros dispositivos electrónicos, en la que nos encontremos con una batería que ya no cumple con las cifras de capacidad (y por lo tanto, de autonomía) que anunciaba en el momento de su compra.
No obstante, que el momento de cambiar la batería llegue antes o después, o no llegue nunca, no depende solo de calidad constructiva, de la gestión electrónica y de la tecnología de la misma, sino que alargar o acortar su vida útil depende también de muchas otras variables que están al alcance de los usuarios. Por eso, en este artículo vamos a explicar cómo alargar al máximo la vida útil de la batería de tu coche eléctrico.
Por qué envejecen y se degradan las baterías de iones de litio
El funcionamiento de una batería de de litio se basa en el movimiento de iones entre un electrodo positivo y otro negativo, que se realiza en una dirección o en la contraria en función de si se está cargando o descargando. La teoría dice que este sistema reversible debería durar para siempre, pero en la realidad hay diferentes factores que provocan su envejecimiento y disminuyen su su capacidad de carga con el paso del tiempo.
Los principales factores que afectan a la degradación de una batería de iones de litio son los ciclos de carga, la potencia de carga/descarga, los límites/profundidad de carga/descarga y la exposición a altas temperaturas.
Estado de Salud o State of Health (SoH) de una batería
Antes de empezar, es importante conocer cómo se mide el envejecimiento de una batería. El parámetro más utilizado para medir la degradación es el conocido como “estado de salud” por sus siglas en inglés SoH (State of Health).
El State of Health indica cuánta capacidad manteniene la batería respecto a la de diseño. La teoría dice que el SoH de una batería es del 100% en el momento de la fabricación y va disminuyendo con el uso y el paso del tiempo.
El parámetro que mide la degradación de una batería es el SoH (State of Health)
En este sentido, los fabricantes suelen garantizar la batería de forma diferenciada al resto del coche. Como regla general, las baterías suelen tener una garantía de 8 años o 160.000 kilómetros (lo que ocurra antes) con un SoH mínimo del 70% (es decir, que la batería mantenga un 70% de su capacidad original). Aunque existen diferencias entre fabricantes.
La degradación de una batería suele ser más acusada al principio, pero se va estabilizando con el paso del tiempo. Además, la velocidad a la que se degrada está influida por diferentes factores que vamos a explicar a continuación.
Ciclos de carga
El principal parámetro que influye en la vida útil de una batería son los conocidos como ciclos de carga. Que una batería haya cumplido un ciclo de carga significa que ha suministrado tanta energía como capacidad total dispone. Eso no quiere decir que para cumplir un ciclo de carga haya que vaciar la carga del 100% al 0% y volver a cargarla al completo, sino que también puede ocurrir con descargas parciales. Pongamos algunos ejemplos que equivalen a un ciclo de carga:
Descargar la batería del 100% al 0% y volverla a cargar al 100%.
Descargar la batería del 100% al 50%, volverla a cargar al 100%, descargarla de nuevo al 50% y volverla a cargar al 100%.
Descargar la batería del 100% al 33%, volverla a cargar al 100%, descargarla al 66% y volverla a cargar al 100%.
Sin embargo, es importante saber que no todos los ciclos son iguales ni afectan de la misma manera a la degradación de la batería. Por lo tanto, medir degradación o el envejecimiento de una batería de iones de litio en ciclos de carga no es concluyente, ya que depende mucho de las condiciones en las que se hayan realizado esos ciclos. Aunque también es verdad que es el parámetro que usa Apple como referencia en sus MacBook para conocer el estado de la batería.
Aquí es importante resaltar es que contar con una batería de gran capacidad contribuye a que su degradación sea más lenta. A mayor capacidad, menores ciclos tendrá que realizar para entregar la misma cantidad de energía. Es decir, menores ciclos tendrá que realizar para recorrer la misma cantidad de kilómetros. Esto explicaría por qué los coches eléctricos de primera generación tenían degracaciones tan acusadas (capacidades de entorno a 20 kWh) y por qué coches como el Tesla Model S mantienen su capacidad muy bien incluso con kilometrajes importantes (capacidades siempre por encima de 60 kWh).
Límites y profundidad de carga y descarga
La profundidad de descarga y los límites de carga son dos factores que afectan a la vida de la batería de un coche eléctrico mucho más de lo que podríamos pensar. Las baterías se encuentran más cómodas en la parte intermedia de su capacidad de carga, más o menos entre el 30% y el 80%, y mantenerlas dentro de esos límites combate la degradación.
Esto resalta la importancia entre la diferencia de la capacidad neta (utilizable) y la capacidad bruta (total), un dato que por cierto no siempre es fácil de obtener por parte de los fabricantes y que como consumidores deberíamos exigir. A mayor diferencia entre bruto y neto, mayor tiempo pasará la batería trabajando con cargas parciales. Esto explicaría por qué las baterías del Opel Ampera/Chevrolet Volt de primera generación envejecen tan bien, ya que cuentan con una capacidad bruta de 16,5 kWh y una neta de 10,9 kWh.
Las baterías se encuentran más cómodas en porcentajes de carga de entre el 30% y el 80%
De nuevo, contar con una bateria de gran capacidad también es de gran ayuda, ya que además de reducir el número total de ciclos, buena parte del tiempo de uso se hará con cargas parciales, entre los porcentajes donde más cómoda se encuentra.
La conclusiones son las siguientes:
La mayor degradación se produce cuando se realizan ciclos entre el 25% y el 100% de carga (que sería todavía mayor si se llevase la batería hasta el 0%)
La menor degradación se produce cuando se realizan ciclos entre el 65% y el 75% de carga. Sin embargo, este escenario no es realista en el día a día de uso de un coche eléctrico.
El escenario más óptimo y razonable es mantener la carga entre el 25% y el 75%.
Por lo tanto, para alargar la vida útil de la batería lo recomendable es evitar descargas profundas (0%) o cargas totales (100%) en la medida de lo posible. En cualquier caso, hay marcas que recomiendan de vez en cuando hacer una carga completa al 100% con el objetivo de equilibrar las celdas (que se carguen todas hasta el mismo porcentage). Es habitual que esta carga total se haga la noche previa a un viaje de larga distancia, por ejemplo.
Exposición a temperaturas adversas
Las baterías trabajan mejor a temperaturas templadas, de entre unos 15 y 35 grados. No debemos olvidar que funcionan gracias a una reacción química y, como cualquier reacción química, la temperatura le afecta sustancialmente.
Concretamente, las altas temperaturas son el peor enemigo de las baterías de litio y las principales causantes de una degradación prematura. La bajas temperaturas, en cambio, disminuyen el rendimiento de forma momentánea (hay una pérdida de autonomía), pero este se recupera una vez que la temperatura vuelve a valores templados.
Las altas temperaturas son el peor enemigo de las baterías de litio
Con el fin de autoprotegerse, algunos coches limitan la potencia de carga cuando la temperatura de la batería está por encima de los valores recomendados. Esto puede ocurrir en viajes largos o si se abusa de la recarga rápida en un periodo corto de tiempo.
En este caso, la mejor forma de combatir el calor es que el coche cuente con un sistema de refrigeración líquido para las baterías. El sistema ayudará a mantener la temperatura de la batería en valores templados el mayor tiempo posible, lo que combatirá la degradación. A la larga, todo apunta a que la inmensa mayoría de coches contaran con este tipo de refrigeración.
Otra de las formas de combatir el efecto de la temperatura es la funcionalidad On-Route Battery Warmup o "acondicionamiento de batería" que añadió Tesla hace algunos meses, cuya función es que la batería llegue al Supercargador con la temperatura idónea para realizar la carga.
Potencia de carga y descarga
El flujo de potencia que entra o sale de la batería es también un factor importante de cara a su degradación. Normalmente se mide por el ratio C, en inglés C rate. Si cargas o descargas una batería a 1C, quiere decir que estás provocando un flujo de potencia igual a su capacidad (50 kW en una batería de 50 kWh). Si es 2C será el doble (100 kW en una batería de 50 kWh) y si es 0,5C será de la mitad (25 kW en una batería de 50 kWh).
En general, las baterías están más cómodas en ratios de carga o descarga por debajo de 1. Por eso los fabricantes suelen recomendar la recarga lenta como recarga habitual y la rápida solo cuando sea necesario. El siguiente gráfico de Battery University muestra la degradación de bataería según el número de ciclos y la potencia de descarga.
Directamente ligado con el punto anterior, utilizar puntos de recarga rápida o hacer una conducción deportiva también van a provocar un mayor calentamiento en la batería del coche. Al final, cuanto mayor flujo de potencia entre o salga de la batería (sea por pisar el acelerador o por realizar cargas rápidas), mayor será el calentamiento provocado por el efecto Joule. Por eso también es habitual escuchar al sistema de refrigeración del coche trabajando durante las cargas rápidas.
Cómo almacenar la batería cuando el coche va a estar parado mucho tiempo
Otros de los factores que puede afectar a la vida útil y que además es ajeno a su utilización es almacenarla de forma incorrecta. Cuando se almacena una batería de litio aparecen dos tipos de pérdidas: el "consumo fantasma" (vampire drain en inglés), que provoca una descarga de la batería recuperable una vez se vuelve a cargar, y la pérdida de capacidad no recuperable, es decir, degradación.
Como hemos explicado anteriormente, la baterías de litio sufren ante altos porcentajes de carga y altas temperaturas. Exponer una batería cargada al 100% a altas temperaturas durante un tiempo prolongado de tiempo puede ser incluso más estresante para ella que realizar ciclos de carga.
Por lo tanto, en un escenario de confinamiento como el actual donde el coche puede pasar más de un mes sin moverse, lo ideal es guardarlo en un lugar con temperaturas por debajo de los 30 grados y con un porcentaje de carga parcial (alrededor del 60%).
Lo que dicen las marcas
Algunas marcas comparten consejos o buenas prácticas con sus clientes para alargar la vida batería de sus coches eléctricos en sus manuales de usuario. No todas lo hacen, ni siempre es sencillo encontrarlo.
Llaman especialmente la atención las recomendaciones que hace Porsche en su página web para evitar la degradación prematura de la batería del Taycan, que prácticamente cubre todos los puntos que hemos mencionado y que recogemos a continuación:
"De ser posible, evitar la exposición prolongada a temperaturas superiores a 30°C, como por ejemplo, cuando se aparca a plena luz del sol.
En caso de no poder evitar la exposición a temperaturas superiores a 30°C al estacionar, conectar el vehículo a la red eléctrica después de su uso y cargar la batería de alto voltaje con corriente alterna (AC) a un estado de carga máxima del 85%.
En caso de mantener el vehículo parado durante más de 2 semanas, en la medida de lo posible, se recomienda que la temperatura ambiente se mantenga entre 0°C y 20°C, y que el estado de carga del vehículo durante el período de inactividad esté entre el 20% y el 50%.
Para reducir al mínimo el tiempo de carga, la temperatura óptima de la batería se encuentra entre los 30°C y los 35°C. Para los procesos diarios de carga del vehículo, se recomienda mantener el estado de carga máxima de la batería de alto voltaje en un 80%."
Tesla, en su página web recomienda cargar hasta el 80% durante el uso diario, y solo hasta el 100% en desplazamientos de larga distancia. Otras marcas se limitan a recomendar que no se abuse de la recarga rápida y algunas ni siquiera hacen recomendaciones.
No todas las baterías son iguales
Por último, es importante recaltar que no todas las baterías son iguales. No lo son si cambiamos de un fabricante a otro (LG, Samsung, Panasonic) o de una geometría a otra (primáticas cilíndricas, etc). A la hora de la verdad, incluso se ven diferencias en la degradación de las baterías de un mismo modelo de coche. Lo que sí habría que pensar es que, una batería de calidad y bien diseñada debería retener su capacidad incluso sin seguir estos consejos.
Muchos usuarios que no han seguido nunca este tipo de consejos han visto cómo sus baterías han envejecido muy bien. Otros más cuidadosos, sin embargo, se han encontrado con mayores degradaciones. Seguir lo consejos descritos en este artículo no garantiza nada, pero aumenta las posibilidades de que la batería tenga la menor degradación posible con el paso del tiempo.
