A temperaturas bajo cero, la capacidad de las baterías de iones de litio disminuye, el voltaje baja, la resistencia aumenta, la corriente de salida disminuye y la tasa de autodescarga aumenta. Como resultado, la capacidad de reserva inicial es suficiente para recorrer una distancia más corta que durante los viajes en los meses más cálidos.
La disminución de la capacidad se debe a que, a bajas temperaturas, el electrolito conduce los iones de litio con menor intensidad y las reacciones químicas se desarrollan más lentamente. El grado en que disminuye la eficiencia de la batería con el frío depende de su composición química. Por ejemplo, las baterías de fosfato de litio y hierro y las de titanato de litio están mejor adaptadas para su uso en invierno que otros modelos de iones de litio.
Factores que reducen de el rango en invierno
Además de las bajas temperaturas, la autonomía se ve afectada negativamente por la presencia de nieve, el viento en contra y otros factores que generan resistencia adicional al conducir. A diferencia de un auto, en el que la batería se calienta gracias al motor en marcha durante el trayecto, este efecto no se da en las bicicletas eléctricas ni en otros tipos de vehículos eléctricos ligeros. Al contrario: durante el trayecto, debido al flujo de aire frío que se recibe de frente, la batería se enfría entre 3 y 5 °C más.
Y aunque el efecto de las temperaturas bajo cero en las baterías de iones de litio es temporal, no es recomendable que permanezcan mucho tiempo expuestas al frío. La autodescarga rápida suele provocar una descarga profunda de la batería, su degradación y una pérdida irreversible de capacidad. Por lo tanto, se considera una buena idea aislar las baterías de tracción de los vehículos eléctricos durante el invierno.
Batería para vehículos eléctricos de invierno
Para su uso en invierno en patinetas eléctricas, bicicletas, vehículos para la nieve, scooters, ciclomotores y otros tipos de vehículos eléctricos personales, se recomiendan baterías de tracción del tipo LiFePO4 o LTO (titanato de litio). Para protegerlas contra la hipotermia, las baterías para vehículos eléctricos de invierno están aisladas con material aislante térmico y cuentan con un sistema de calefacción.
La función de un abrigo de piel para la batería la cumplen unas fundas especiales para la batería —resistentes y suaves, a modo de “termos”— fabricadas con material aislante térmico. Su función es mantener la temperatura de la batería en un rango adecuado, evitando que se enfríe en exceso y que se reduzca su capacidad. Cuando la carcasa de la batería cuenta además con elementos calefactores de baja corriente (placas de bajo voltaje), se obtiene una batería calefactada.
Normas para el uso de un estuche para baterías
Para usar correctamente un pozo termométrico, se debe colocar una batería caliente (a temperatura ambiente) en el pozo; de esta manera, la carcasa mantendrá el rango de temperatura óptimo. Si la batería no se mantiene en un lugar cálido en casa, sino en un garaje frío, se enfriará en cualquier funda térmica si se deja expuesta al frío durante un período prolongado. Por lo tanto, no es buena idea dejar la batería expuesta al frío.
Si comparamos los pozo termométricos con y sin elementos calefactores, los modelos de tipo 1 son más eficientes. Las placas de bajo voltaje calientan la batería y mantienen una temperatura óptima para su funcionamiento eficaz. Por lo tanto, una batería con sistema de calefacción para vehículos eléctricos se considera la mejor solución para el invierno.
Los elementos calefactores se pueden comprar por separado o como parte de un sistema de calefacción completo. Las placas están hechas de plástico o de textolita delgada con elementos calefactores incorporados. Por lo general, se utilizan dos placas para la calefacción, instaladas a lo largo de las superficies laterales de la batería. Consumen poca energía —entre 20 y 40 vatios—, lo cual es más que suficiente para mantener la temperatura por encima de cero. Los elementos calefactores suelen recibir energía de la propia batería.
Cómo hacer una funda térmica para una batería
Puedes fabricar un pozo termométrico para la batería con los siguientes materiales:
- espuma: espuma de polietileno con una superficie reflectante y un coeficiente de conductividad térmica de 0,04 W/(m – °C);
- Plástico celular: su coeficiente de conductividad térmica depende de la marca y oscila entre 0,037 y 0,043 W/(m·°C)
- lámina aislante sobre espuma plástica: material con un coeficiente de conductividad térmica de 0,038 a 0,043 W/(m·°C);
- Fieltro: su coeficiente de conductividad térmica es de 0,036 W/(m – °C).
Lo más importante es evitar el uso de materiales inflamables. Del material aislante seleccionado se realiza un corte acorde con el tamaño y la forma de la batería. Para mejorar las propiedades protectoras de la cubierta térmica, se utilizan varias capas de material. La batería se aísla por todos los lados. El aislamiento se fija con cinta adhesiva. A veces se utilizan cierres de velcro para facilitar su uso. Se realizan orificios técnicos para pasar los cables y los elementos de sujeción.
Esa “capa” evitará que la batería se enfríe en exceso y pierda capacidad en climas fríos. Sin embargo, antes de cargar la batería que se usa en invierno, debes mantenerla a temperatura ambiente. Esto ayudará a evitar la sobrecarga y otras consecuencias negativas. No se debe cargar la batería a temperaturas bajo cero, incluso si está aislada.
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