Enchufado: Desempaquetado de los factores de forma de las celdas de la batería de los vehículos eléctricos
Por Mandira Ganti, pasante, Tech Communications
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Las baterías de vehículos eléctricos vienen en muchas variantes, incluyendo su forma y tamaño. Los fabricantes de automóviles tienen en cuenta diversos factores al elegir el formato de la batería, como la composición química, la densidad energética, el coste de fabricación y las necesidades de diseño del vehículo.
Piensa en ello como si estuvieras empacando tu equipaje. Los artículos que llevas determinan cómo lo empacas, y lo mismo ocurre con las baterías. Estos son los tres formatos más comunes:
BOLSA: CUBOS DE EMBALAJE FLEXIBLES PARA ROPA
- Las celdas tipo bolsa son el formato más adaptable, como esos cubos de embalaje suaves que te ayudan a meter más ropa en tu maleta.
- No tienen una carcasa rígida. Son más flexibles, lo que les permite compactarse y maximizar la densidad energética en un espacio determinado.
- Sin una carcasa dura, requieren soporte adicional de un módulo de batería para permanecer en su lugar y proteger contra impactos, pero incorporar estas celdas en un paquete de batería modular (que es como GM empaca sus celdas tipo bolsa) puede beneficiar la capacidad de servicio de la batería y la flexibilidad del diseño del paquete al tiempo que garantiza la integridad física y la resistencia al impacto.
PRISMATIC: EQUIPAJE RÍGIDO RECTANGULAR
- Las celdas prismáticas son como maletas elegantes y rectangulares con laterales rígidos. Su carcasa rígida, con bordes rectos y superficies planas, permite empacarlas compactamente, minimizando el desperdicio de espacio.
- Estas celdas también pueden ser más grandes que las celdas cilíndricas y de bolsa, por lo que cada una puede contener más energía. Se necesitan menos celdas para construir un paquete, lo que significa que se necesitan menos piezas para conectarlas y sujetarlas, lo que reduce el costo total del paquete.
CILÍNDRICOS: ESTUCHES RÍGIDOS PARA ARTÍCULOS FRÁGILES
- Las celdas cilíndricas se asemejan a pilas AA o AAA de gran tamaño. En su interior, las láminas de electrodos están enrolladas como papel absorbente y envueltas en una carcasa metálica rígida.
- La ausencia de esquinas ayuda a distribuir la presión uniformemente, lo que hace que las celdas cilíndricas sean duraderas. Los bordes curvados impiden que encajen perfectamente, dejando pequeños espacios de aire que ayudan a regular la temperatura y proporcionan una amortiguación adicional.
- Sin embargo, debido a que no encajan perfectamente como una pila de libros, las celdas cilíndricas pueden ocupar más espacio, lo que a veces requiere más materiales. Por ejemplo, las baterías que podrían usar cientos de celdas prismáticas o de bolsa, necesitarían miles de celdas cilíndricas más pequeñas para almacenar la misma cantidad de energía en un paquete; esto implica una mayor complejidad de fabricación. Si bien, en teoría, estas celdas más pequeñas podrían adaptarse a paquetes con formas irregulares de forma más eficiente, en la práctica, el cableado y el hardware necesarios para conectarlas pueden impedir el uso completo del espacio.
POR QUÉ ES IMPORTANTE:
Al igual que los viajeros eligen el equipaje en función de sus prioridades (protección, espacio para empacar o simplicidad), los ingenieros seleccionan los factores de forma de las baterías en función de sus propias compensaciones.
No existe una solución universal para toda la industria. En el caso de GM, todos los vehículos eléctricos de la generación actual funcionan con celdas tipo bolsa, mientras que los planes futuros aprovechan tanto las celdas tipo bolsa como las prismáticas. A medida que la composición química de las baterías evolucione y los diseños de los vehículos eléctricos se diversifiquen, estos tres factores de forma sin duda seguirán manteniendo todo en su lugar.