¿Por qué las baterías de arranque de iones de litio para automóviles no se usan ampliamente?

Entonces, cuando hablamos de baterías para automóviles, entendamos que nos referimos a la batería de arranque, los órganos vitales que ayudan a iniciar y suministrar energía para sus queridos vehículos con motor de combustión interna. Estas son adicionales a la gran batería de tracción que los vehículos eléctricos (EV) utilizan tanto para autonomía como para potencia. Aunque la tecnología Li-Ion se utiliza cada vez más en una amplia gama de aplicaciones, es bastante inusual en lo que respecta a las baterías de arranque para automóviles. Este artículo analiza la razón general detrás de esto, examinando las cuestiones tecnológicas, económicas y logísticas que han impedido que las baterías de iones de litio se desplieguen de forma ubicua en este ámbito.

¿Qué hacen las baterías de arranque de automóviles?

El tipo de baterías de arranque que se encuentran en vehículos motorizados está diseñado para producir un breve impulso de energía, suficiente únicamente para poner en marcha el motor e iniciar la combustión. Además, deben funcionar de manera óptima independientemente de las condiciones: inviernos gélidos, veranos extremadamente calurosos, y deben trabajar en armonía con la electrónica del vehículo. El arranque del motor, a diferencia de las baterías para vehículos eléctricos optimizadas cuidadosamente para la densidad energética (autos de larga autonomía), tiene requisitos completamente diferentes: densidad de potencia y duración en ciclos de alta potencia. Este punto es significativo, ya que establece los niveles máximos frente a los cuales se comparará cualquier tecnología de batería competidora que aspire a desempeñar estas funciones. La tecnología de iones de litio es en general madura, pero inmediatamente enfrenta una serie de problemas cuando se utiliza en estas aplicaciones, los cuales abordaremos en las secciones siguientes.

Limitaciones Tecnológicas y de Rendimiento

Se utiliza la batería de iones de litio, en lugar del tradicional acumulador de plomo-ácido, ya que tiene una mayor densidad energética y pesa menos. Sin embargo, para muchas aplicaciones, estas ventajas no tienen tanto sentido. Otra cuestión es cómo se desempeñan en temperaturas frías y calientes. En climas fríos, las celdas de iones de litio pueden ser problemáticas, ya que proporcionan solo una cantidad limitada de amperios de arranque, insuficiente para encender el vehículo. Por el contrario, las baterías de plomo-ácido también son potentes en estas condiciones y siempre pueden suministrar energía, incluso cuando hace frío. Además, la mencionada batería de iones de litio requiere un monitoreo complicado del voltaje para evitar sobrecargas y/o dispositivos que impidan la descarga excesiva cuando se carga mediante sistemas de carga en un vehículo donde no está acostumbrada, por ejemplo porque dicho vehículo solo necesita detectores mucho más simples para baterías de plomo-ácido. Las baterías de iones de litio también deben vigilarse y gestionarse cuidadosamente, de lo contrario podrían dañarse o destruirse, lo que añade aún más complejidad y costos.

Preocupaciones económicas y de seguridad

El precio es otro problema con las baterías de arranque de iones de litio. Su producción es significativamente más costosa que la de las baterías de plomo-ácido, que se han beneficiado de décadas de perfeccionamiento y economías de escala. Aun así, a ese precio, las baterías de plomo-ácido apenas son suficientes para la mayoría de los usuarios finales y productores. La seguridad es otro factor crítico. La batería de iones de litio puede ser peligrosa o no segura si se perfora, calienta o cortocircuita. Esta es también una de las razones por las que, aunque lejos de ser completamente seguras, las baterías de plomo-ácido son más seguras/más estables en condiciones severas (automotrices). Debido a estos factores, el ion de litio es poco adecuado para baterías de arranque de alto volumen desde el punto de vista económico y de seguridad.

Prevalencia de las baterías de plomo-ácido

Hay una razón por la que la batería de plomo-ácido ha estado presente durante más de 100 años como fuente de arranque en la industria automotriz. Son muy confiables y pueden entregar la alta corriente necesaria para arrancar un motor sin deteriorarse gravemente tras la descarga. Además, la tecnología es madura; ya cuenta con procesos de fabricación y reciclaje que devuelven la mayor parte de los materiales a su ciclo productivo, según investigaciones publicadas que indican que es sostenible. Esto se combina con el hecho de que las baterías de plomo-ácido se adaptan a las arquitecturas vehiculares existentes y demuestran ser una solución que no requiere cambios importantes en sistemas como estaciones de carga o infraestructura eléctrica. Por supuesto, también está la facilidad de integrarlas en otras tecnologías y plantas, junto con su bajo costo, lo que las convierte en una opción obvia. La conclusión es que la industria automotriz poco gana al pasar al ion-litio para el arranque, especialmente cuando la tecnología establecida de plomo-ácido ofrece tranquilidad al consumidor.

Perspectivas Futuras y Tendencias del Sector

Todo eso podría ser una historia diferente en el futuro para las baterías de arranque, aunque se espera que estos cambios sean marginales. Esas limitaciones están volviéndose más manejables gracias a los avances en las químicas de iones de litio, incluidas actualizaciones en las diversas variantes de derivados de fosfato de hierro y litio que los hacen más seguros y/o económicamente mejores. Pero la tecnología necesitaría evolucionar, y las prácticas industriales y los consumidores tendrían que adaptarse a ella, dicen observadores del sector. A medida que los vehículos incorporen más funciones electrónicas y transiten hacia la hibridación, la demanda de baterías de arranque podría evolucionar, creando potencialmente una oportunidad para el ion de litio. Sin embargo, las baterías de plomo-ácido continuarán siendo la tecnología dominante a corto plazo, ya que cuentan con una infraestructura establecida y ofrecen ventajas económicas. La transición a nuevas tecnologías será una mezcolanza de creación y necesidad funcional.

En resumen, las baterías de iones de litio para automóviles no son prevalentes en los sistemas start-stop debido a limitaciones de rendimiento y consecuencias de costos, preocupaciones de seguridad y la base extremadamente sólida de la tecnología de plomo-ácido existente. La tecnología Li-ion es prometedora para otras aplicaciones, pero hasta ahora se ha utilizado relativamente poco en el arranque tradicional de automóviles. Estas premisas explican por qué la innovación aún se está desarrollando en otros sectores, mientras que en el sector automotriz se prefieren soluciones probadas y confiables.