Efectos negativos de las altas temperaturas en Baterías de litio

Las altas temperaturas tienen efectos profundos e irreversibles en las baterías de litio. Los principales problemas son los siguientes:

1. Pérdida de capacidad y reducción de la vida útil (Impacto más común)

Mecanismo: Las altas temperaturas aceleran las reacciones secundarias en el sistema electroquímico de la batería, como la descomposición del electrolito y la reacción de los iones de litio activos con el electrolito para formar una capa de interfase de electrolito sólido (SEI). El crecimiento continuo de la capa SEI consume irreversiblemente litio activo y electrolito, lo que provoca una pérdida permanente de capacidad.

Manifestación: Reducción notable de la autonomía de la batería. Tras una carga completa, el tiempo de uso disminuye. Como regla general: por cada aumento de 10 °C en la temperatura media de funcionamiento, la vida útil de la batería puede reducirse a la mitad.

2. Degradación del rendimiento

Mecanismo: Aumento de la resistencia interna. Si bien las altas temperaturas pueden reducir temporalmente la resistencia interna y mejorar ligeramente el rendimiento de descarga, la exposición prolongada acelera el crecimiento de la SEI, lo que provoca un aumento permanente de la resistencia interna.

Manifestación: Mayores fluctuaciones de voltaje durante la carga/descarga, menor potencia de salida; por ejemplo, un vehículo eléctrico con aceleración reducida o un teléfono inteligente que experimenta retraso durante los juegos.

3. Riesgos para la seguridad (Impacto más grave)

Mecanismo: Las altas temperaturas pueden desencadenar una fuga térmica — un círculo vicioso de retroalimentación autoacelerada:

• Las temperaturas elevadas descomponen las capas SEI, liberando calor.
• El calor eleva aún más la temperatura de la celda, provocando la contracción/fusión del separador, lo que lleva a cortocircuitos internos.
• Los materiales del electrolito y del cátodo se descomponen con el calor, liberando más calor y gases inflamables.
• En última instancia, esto puede provocar un incendio o una explosión.

Manifestaciones: Hinchazón, emisión de humo, fuego.

Soluciones y estrategias de mitigación

Para afrontar los retos que plantean las altas temperaturas se requieren esfuerzos combinados en el diseño de celdas, la gestión de sistemas y las prácticas de los usuarios finales.

1. Diseño de celdas y nivel de materiales (a cargo de los fabricantes)

Materiales resistentes a altas temperaturas: Utilice compuestos químicos más seguros y estables, como el LiFePO₄ (LFP), que ofrece inherentemente una mayor estabilidad térmica en comparación con el NMC. Emplee separadores con recubrimiento cerámico de mayor tolerancia térmica y aditivos electrolíticos ignífugos.

Diseño estructural optimizado: Técnicas como los procesos de apilamiento, mayores superficies de electrodos y diseños de pestañas optimizados reducen la resistencia interna y la generación de calor.

2. Diseño del sistema y nivel de BMS (a cargo de los fabricantes del producto)

Este es el núcleo de la garantía de seguridad de las baterías, y EverExceed proporciona sistemas avanzados de gestión de baterías (BMS) para satisfacer estas demandas.

Control de temperatura: Se han colocado estratégicamente varios sensores dentro de la mochila para la monitorización térmica en tiempo real.

Soluciones de gestión térmica:

Refrigeración pasiva por aire: Convección natural o refrigeración asistida por ventilador, rentable para aplicaciones a pequeña escala.

Refrigeración líquida activa: Circulación de refrigerante a través de tuberías internas para una disipación de calor eficiente; la solución principal para vehículos eléctricos y aplicaciones de alta potencia.

Refrigeración directa por refrigerante: Utiliza el refrigerante del sistema de aire acondicionado para obtener la máxima eficiencia de refrigeración.

Control inteligente de carga/descarga: El BMS de EverExceed ajusta de forma inteligente la potencia de carga y descarga en función de la temperatura de las celdas. Por ejemplo, la carga se ralentiza o se interrumpe a altas temperaturas hasta que se restablecen las condiciones seguras.

✅ Conclusión

Las altas temperaturas aceleran la degradación de las baterías de litio, reducen su capacidad y aumentan significativamente los riesgos de seguridad. Las soluciones requieren un enfoque sistémico.

Para los fabricantes de baterías: Innovación en materiales y diseño para mejorar la resistencia térmica.

Para integradores de sistemas: Implementación de sistemas BMS avanzados y soluciones eficientes de gestión térmica, como la refrigeración líquida.

Para los usuarios finales: Concienciar de que las baterías de litio son “sensibles al calor”, evitar la exposición prolongada a altas temperaturas y desarrollar buenos hábitos de uso.

EverExceed, con décadas de experiencia en baterías de litio y soluciones de almacenamiento de energía Ofrecemos tecnologías LiFePO₄ de alta seguridad, sistemas BMS inteligentes y sistemas de refrigeración de vanguardia. Nuestras soluciones garantizan que los sistemas de telecomunicaciones, centros de datos, vehículos eléctricos y almacenamiento de energía industrial se mantengan fiables, seguros y duraderos incluso en entornos de alta temperatura.