Según investigaciones recientes llevadas a cabo por Geotab, la revista Nature Energy y Nature Machine Intelligence, la degradación de las baterías de los carros eléctricos podría extenderse significativamente.
A principios del año pasado, la empresa Canadiense Geotab —reconocida por su innovación en el sector de telemática y gestión de flotas— publicó un extenso articulo con un análisis minucioso de sus resultados. Las revistas Nature Energy y Nature Machine Intelligence —ambas pertenecientes al grupo Nature— por su parte, publicaron los resultados de sus investigaciones a comienzos del año en curso.
La conclusión a la que llegaron, cada uno de forma independiente y utilizando metodología de investigación totalmente diferente es que la vida útil de las baterías de los carros eléctricos podría ser más larga que lo pronosticado inicialmente.
Pero, ¿Qué es la degradación de la batería?
La degradación de la batería o acortamiento de la vida útil de la misma, se entiende como la perdida de la capacidad y rendimiento, puede darse por factores químicos, físicos u operativos.
Impacto de la degradación
Autonomía Reducida: La batería puede almacenar menos energía, lo que significa menos kilómetros por carga.
Mayor Resistencia Interna: La entrega de energía se vuelve menos eficiente, afectando el desempeño.
Ciclos Más Cortos: La capacidad utilizable disminuye, afectando el número de ciclos de carga útiles.
Causas Principales de la Degradación
Ciclos de carga y descarga
Cada vez que una batería se carga y descarga, sus materiales activos sufren cambios físicos y químicos que reducen su capacidad a lo largo del tiempo.
Los ciclos profundos (descargas completas) aceleran la degradación más que los ciclos parciales.
Temperatura
Altas temperaturas : Aumentan las reacciones químicas no deseadas dentro de la batería, dañando los electrodos y el electrolito.
Bajas temperaturas : Limitan la eficiencia de los procesos electroquímicos, lo que genera más estrés en la batería.
Estado de Carga (SOC)
Mantenga una batería constantemente al 100% o dejarla descargar por debajo del 20% para acelerar el desgaste de los materiales internos.
Operar en un rango de carga óptimo (20-80%) ayuda a prolongar su vida útil.
Calidad de los materiales
Las químicas de las baterías (LFP, NMC, NCA, etc.) afectan su durabilidad. Algunas químicas son más resistentes a la degradación que otras.
Uso y estrés
La conducción agresiva (aceleraciones rápidas y frenadas frecuentes) y la carga rápida constante pueden causar un mayor estrés en la batería.
Entonces, ¿Qué dicen estas tres investigaciones sobre lo que ya sabíamos de las baterías?
Investigación de Geotab
Para realizar el análisis de la degradación de las baterías de vehículos eléctricos Geotab utilizó los datos de 6300 vehículos en condiciones reales, 1.800 millones de días de datos telemáticos. Llegaron a la conclusión que, la disminución promedio de la vida útil es de 2,3 por ciento anual y que se espera que ésta disminución no se produzca de forma lineal.
Según los datos analizados en esta investigación hay cuatro puntos a tener en cuenta:
No todas las baterías van a responder de la misma forma. Todo depende de la marca, del año del modelo y dos posibles contribuyentes serían la química de la batería y la gestión térmica del battery pack.
La química de las baterías, hay que tener en cuenta que aunque todas sean de Iones de Litio, la diferencia radica en la química de estos iones —los materiales que se utilizan en los electrodos—. Es importante porque va a influir en como la batería responde a la tensión.
Gestión térmica, hay una distinción importante entre los battery pack con gestión térmica con líquido y con aire. Siendo la degradación con aire pasivo, mucho menor.
Ciclos equivalentes completos (EFC): Volvieron a hacer hincapié en el funcionamiento de la batería casi llena o casi vacía. Por si usted no lo sabe, muchos fabricantes de automóviles eléctricos controlan el SOC añadiendo un búfer que impide eficazmente el exceso en los extremos. ¿Qué quiere decir esto? Que incluso con una carga del 100 por ciento, desde el punto de vista químico de la batería pura, no lo esta. Lo mismo ocurre en el otro extremo. Aun así, es recomendable no cargar más allá del 80 por ciento y no superar el 20 por ciento. Inclusive, algunos autos más actuales tienen la opción de techos de carga ajustables, que el usuario puede preconfigurar para proteger su batería.
investigación Revista Nature Energy
Utilizando como método de investigación la descarga dinámica, llegaron a la conclusión de que la vida útil de las baterías podría extenderse un 38 por ciento más de los previsto con anterioridad.
Para quienes no lo sepan, la "descarga dinámica" son pruebas que simulan el uso real de los vehículos eléctricos. Anteriormente, para obtener estos mismos datos que usaba el método de "descarga de corriente constante" utilizados en pruebas de laboratorios.
Puntos importantes en este método:
Simulación en condiciones de conducción reales, que incluyen ciclos de baja frecuencia y descansos. Replican mejor la aceleración, el frenado regenerativo y el trafico intermitente.
Se descubrió que la taza de descarga óptima para mejorar la vida útil de la batería es de 0.3C (La batería se descarga en aproximadamente 3 horas y 20 minutos) y 0.5C (La batería se descarga en 2 horas). Estas tazas equilibran los efectos del envejecimiento por ciclo y por tiempo, evitando tensiones extremas en los materiales internos de la célula.
El uso urbano y en autopistas mostró menos degradación que las pruebas de descarga de corriente constante.
Investigación Revista Nature Machine Intelligence
Este estudio en particular utilizó un método de investigación denominado BatLiNet. Una herramienta basada en el aprendizaje profundo diseñado para predecir la vida útil de la batería bajo una variedad de condiciones de envejecimiento. Combina enfoques intra e inter-celulares.
La finalidad del estudio era predecir la degradación de una batería en condiciones diversas: protocolos de carga/descarga, temperaturas ambientales y materiales electrodos.
Puntos importantes del Estudio:
Monitoreo en los Primeros Ciclos
Los patrones de degradación observados durante los primeros 20 a 100 ciclos son clave para predecir el comportamiento a largo plazo.
Optimización de Protocolos de Carga y Descarga
El estudio destaca cómo diferentes protocolos de carga y descarga influyen en la degradación de la batería.
Control de temperatura
Las condiciones térmicas afectan significativamente la degradación de las baterías.
Diseño de Baterías Más Duraderas
La capacidad de BatLiNet para evaluar el impacto de diferentes materiales y químicas sugiere que invertir en materiales más estables puede reducir la degradación.
En resumen:
Las baterías de vehículos eléctricos tienen el potencial de durar mucho más de lo que se creía inicialmente, gracias a un manejo adecuado, tecnologías avanzadas de predicción y diseños innovadores. Adoptar estas prácticas puede marcar una gran diferencia tanto para usuarios como para fabricantes, optimizando el equilibrio entre rendimiento, costos y sostenibilidad.
Bibliografía:
Zhang, H., Li, Y., Zheng, S. et al. Predicción de la vida útil de la batería bajo diferentes condiciones de envejecimiento mediante aprendizaje profundo entre celdas. Nat Mach Intell (2025). https://doi.org/10.1038/s42256-024-00972-x
Geslin, A., Xu, L., Ganapathi, D. et al. El ciclo dinámico extiende la vida útil de la batería. Nat Energy (2024). https://doi.org/10.1038/s41560-024-01675-8
Argue, C. (20 de mayo de 2024). Duración y estado de batería de vehículos eléctricos: Análisis exclusivo . GRAMOhttps://www.geotab.com/es-l/blog/duración-estado-batería-vehiculo-electricos/
Comentarios