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 menor 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 producen 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 al uso invernal que otros modelos de iones de litio.
Factores que reducen de el autonomía 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 una resistencia adicional durante la conducción. A diferencia de un automóvil, en el que el motor en marcha calienta la batería 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 recomendable aislar las baterías de tracción de los vehículos eléctricos durante el invierno.
Batería para vehículos eléctricos de invierno
Para su uso en invierno en patinetes eléctricos, bicicletas, motos de 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 una capa protectora para la batería la desempeñan unas fundas especiales, resistentes y suaves, fabricadas con material aislante térmico. Su cometido es mantener la temperatura de la batería dentro de un rango óptimo, evitando que se enfríe en exceso y que se reduzca su capacidad. Cuando la funda de la batería se equipa además con elementos calefactores de baja corriente (placas de bajo voltaje), se obtiene una batería calefactada.
Normas para el uso de una carcasa de batería
Para utilizar correctamente un pozo termométrico, se debe colocar una batería caliente (a temperatura ambiente) en su interior; de este modo, el estuche mantendrá el rango de temperatura óptimo. Si la batería no se guarda en un lugar cálido de la casa, sino en un garaje frío, se enfriará en cualquier estuche térmico si se deja expuesta al frío durante un período prolongado. Por lo tanto, no es recomendable dejar la batería expuesta al frío.
Si se comparan los pozo termométricos con y sin elementos calefactores, los modelos de tipo 1 resultan más eficientes. Las placas de bajo voltaje calientan la batería y mantienen una temperatura óptima para su funcionamiento eficaz. Por lo tanto, una batería calefactada para vehículos eléctricos se considera la mejor solución para el invierno.
Los elementos calefactores se pueden adquirir por separado o como parte de un sistema de calefacción completo. Las placas están fabricadas en plástico o textolita fina y llevan elementos calefactores integrados. 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— y esto es más que suficiente para mantener la temperatura por encima de cero. Los elementos calefactores suelen alimentarse directamente de la batería.
Creación de una funda térmica para una batería
Puedes fabricar un pozo termométrico para la batería con los siguientes materiales:
- espuma: espuma de polietileno con superficie reflectante y un coeficiente de conductividad térmica de 0,04 W/(m·°C);
- Espuma plástica: 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 0,038-0,043 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. Se recorta el material aislante elegido según 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 “cubierta” evitará que la batería se enfríe en exceso y pierda capacidad con el frío. Sin embargo, antes de cargar la batería que se utiliza en invierno, es necesario mantenerla a temperatura ambiente. Esto ayudará a evitar la sobrecarga y otras consecuencias negativas. No es recomendable cargar la batería a temperaturas bajo cero, aunque esté aislada.
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