La solución para que la batería de un coche eléctrico dure más podría estar en desconectar algunas celdas

Las baterías de los coches eléctricos están formadas por cientos o miles de celdas, que no envejecen de manera uniforme. Con el paso del tiempo, algunas pierden capacidad más rápido que otras, y esa diferencia puede acabar limitando el rendimiento del conjunto. Un equipo de investigadores suecos trabaja en una solución que permitiría reducir el impacto de este desgaste desigual sin necesidad de sustituir toda la batería.

La propuesta consiste en cambiar la forma en la que se conectan las celdas durante el funcionamiento. Mediante interruptores electrónicos y un sistema de control capaz de adaptar las conexiones, la batería podría dejar de depender de las celdas más degradadas y aprovechar mejor las que todavía conservan buena parte de su capacidad. Una solución que podría resultar especialmente interesante en los coches eléctricos de gran autonomía y en los camiones eléctricos.

Desconectar las celdas más degradadas para aprovechar mejor la batería

En una batería convencional, las celdas están conectadas siguiendo una configuración eléctrica determinada. Aunque no todas sufren el paso del tiempo o los km al mismo ritmo, las que pierden capacidad antes pueden limitar la energía aprovechable del conjunto. Es uno de los motivos por los que el deterioro de una parte de la batería puede terminar afectando a la autonomía disponible, aunque el resto de las celdas conserve un estado de salud relativamente bueno.

La arquitectura estudiada por investigadores de la Universidad Tecnológica de Chalmers, en Suecia, pretende solucionar este problema mediante una batería reconfigurable. El sistema incorpora interruptores electrónicos que permiten desconectar las celdas que presentan un peor comportamiento y modificar las conexiones para que las restantes sigan trabajando. De esta forma, una celda degradada dejaría de limitar necesariamente el rendimiento de toda la batería.

Para evaluar la propuesta, el equipo recurrió a modelos de baterías validados experimentalmente y a simulaciones a gran escala. Los investigadores analizaron distintas químicas, configuraciones eléctricas, condiciones de uso y patrones de envejecimiento, incluyendo variaciones entre celdas mediante 1.000 simulaciones de Monte Carlo para cada escenario. El trabajo también contempló 20 modelos representativos de coches eléctricos de 15 fabricantes diferentes.

Los resultados apuntan a que la mejora potencial aumenta, en general, con la tensión de la batería. Esto hace que la tecnología pueda resultar especialmente interesante en vehículos con muchos grupos de celdas conectados en serie, como los coches eléctricos de gran autonomía y los camiones. Sin embargo, conseguir el máximo beneficio exigiría controlar individualmente cada celda, lo que añadiría complejidad y coste. Por eso, una aplicación comercial probablemente recurriría al control de grupos de celdas para mantener el sistema dentro de unos márgenes razonables.

Hasta 14 meses más antes de sustituir la batería

Uno de los ejemplos analizados por los investigadores emplea una batería de 80 kWh. En ese escenario, un vehículo que recorre unos 12.000 kilómetros al año alcanzaría el punto de sustitución previsto para una batería convencional después de diez años. No por fallo de funcionamiento, sino por pérdida de capacidad y por lo tanto, de autonomía. Con el sistema reconfigurable, ese momento se retrasaría aproximadamente 14 meses, gracias a un mejor aprovechamiento de las celdas que mantienen un estado de salud más favorable.

El estudio también examinó si el aumento de la vida útil podría compensar el coste adicional de los componentes electrónicos. Los resultados señalan que la propuesta puede tener sentido económico en baterías de más de 50 kWh, con recorridos anuales relativamente moderados y siempre que el sobrecoste inicial se mantenga por debajo del 7,16%. La mayor duración también podría contribuir a conservar el valor residual del vehículo, aunque ese efecto dependerá de las condiciones reales de uso y del mercado de segunda mano.

Otra ventaja potencial sería reducir la necesidad de seleccionar y emparejar con tanta precisión las celdas durante la fabricación. Si el sistema puede adaptarse a las diferencias de rendimiento que aparecen con el tiempo, los fabricantes tendrían más margen para gestionar las variaciones entre unas celdas y otras. Además, al permitir aprovechar durante más tiempo las celdas que conservan capacidad útil, esta arquitectura podría facilitar la reutilización de baterías retiradas de los vehículos para aplicaciones estacionarias de almacenamiento de energía.

Conviene, eso sí, poner los resultados en contexto. La mejora superior al 20% representa un límite teórico bajo condiciones óptimas, no una ganancia garantizada para cualquier coche eléctrico. Aunque la tecnología ha pasado por trabajos de investigación y pruebas con prototipos industriales, todavía no está disponible en vehículos de producción en serie. Serán necesarios ensayos prolongados en condiciones reales para comprobar cuánto puede aumentar la vida útil y si el ahorro obtenido compensa la complejidad añadida.

El estudio, realizado con la colaboración de empresas del sector como Scania y PHINIA, se ha publicado en la revista científica Nature Communications. Si los resultados se confirman en vehículos comerciales, la propuesta podría convertirse en una nueva vía para reducir el coste de propiedad de los coches eléctricos: en lugar de depender únicamente de mejorar la química de las celdas, también se podría alargar la vida útil mediante una gestión eléctrica más inteligente.

Fuente | Nature