Batería de vehículo eléctrico

Una batería de vehículo eléctrico (EVB) o una batería de tracción es una batería utilizada para impulsar la propulsión de vehículos eléctricos de batería (BEV). Las baterías de los vehículos suelen ser una batería secundaria (recargable). Las baterías de tracción se utilizan en carretillas elevadoras, carritos de golf eléctricos, lavadores de piso de conducción, motocicletas eléctricas, automóviles eléctricos, camiones, camionetas y otros vehículos eléctricos.

Las baterías de los vehículos eléctricos difieren de las baterías de arranque, la iluminación y el encendido (SLI) porque están diseñadas para proporcionar energía durante períodos prolongados. Se utilizan baterías de ciclo profundo en lugar de baterías SLI para estas aplicaciones. Las baterías de tracción deben diseñarse con una alta capacidad de amperios-hora. Las baterías para vehículos eléctricos se caracterizan por su relativamente alta relación potencia / peso, energía específica y densidad de energía; Las baterías más pequeñas y livianas reducen el peso del vehículo y mejoran su rendimiento. En comparación con los combustibles líquidos, la mayoría de las tecnologías de baterías actuales tienen una energía específica mucho menor, y esto a menudo afecta el rango máximo de los vehículos completamente eléctricos. Sin embargo, las baterías de metal y aire tienen una alta energía específica porque el cátodo es proporcionado por el oxígeno circundante en el aire. Las baterías recargables utilizadas en los vehículos eléctricos incluyen plomo-ácido (“inundado”, ciclo profundo y VRLA), NiCd, hidruro de níquel-metal, ion litio, polímero de ion-litio y, con menor frecuencia, zinc-aire y fundido. baterías de sal. La cantidad de electricidad (es decir, la carga eléctrica) almacenada en baterías se mide en amperios por hora o en coulombs, y la energía total a menudo se mide en vatios-hora.

La batería representa un costo sustancial de los BEV, que a diferencia de los automóviles de combustible fósil, se manifiesta profundamente como un precio de rango. A partir de 2018, los pocos automóviles eléctricos con más de 500 km de alcance, como el Tesla Model S, están firmemente en el segmento de lujo. Desde fines de la década de 1990, los avances en la tecnología de baterías han sido impulsados ​​por la demanda de dispositivos electrónicos portátiles, como computadoras portátiles y teléfonos móviles. El mercado BEV ha cosechado los beneficios de estos avances tanto en rendimiento como en densidad de energía. Las baterías se pueden descargar y recargar cada día. Tal vez lo más notable, los costos de las baterías se han desplomado, y el costo de las baterías de los vehículos eléctricos se ha reducido en más de un 35% desde 2008 hasta 2014.

El mercado previsto para las baterías de tracción para automóviles es de más de $ 37 mil millones en 2020.

En términos de costos operativos, el precio de la electricidad para ejecutar un EV es una pequeña fracción del costo del combustible para motores de combustión interna equivalentes, lo que refleja una mayor eficiencia energética. El costo de reemplazar las baterías domina los costos de operación.

Tipos de baterias

Plomo-ácido
Las baterías de plomo-ácido inundadas son las más baratas y en el pasado las baterías de tracción más comunes disponibles. Hay dos tipos principales de baterías de plomo-ácido: baterías de arranque de motor de automóvil y baterías de ciclo profundo. Los alternadores de automóviles están diseñados para proporcionar altas tasas de carga de las baterías de arranque para cargas rápidas, mientras que las baterías de ciclo profundo utilizadas para vehículos eléctricos como carretillas elevadoras o carritos de golf, y como las baterías auxiliares de las casas rodantes, requieren una carga diferente en varias etapas. Ninguna batería de plomo-ácido debe descargarse por debajo del 50% de su capacidad, ya que acorta la vida útil de la batería. Las baterías inundadas requieren la inspección del nivel de electrolito y el reemplazo ocasional del agua que se elimina por los gases durante el ciclo de carga normal.

Tradicionalmente, la mayoría de los vehículos eléctricos han usado baterías de plomo-ácido debido a su tecnología madura, alta disponibilidad y bajo costo (excepción: algunos EVs anteriores, como el Detroit Electric, usaban una batería de níquel-hierro). Como todas las baterías, éstas tienen Un impacto ambiental a través de su construcción, uso, disposición o reciclaje. En el lado positivo, las tasas de reciclaje de baterías de vehículos superan el 95% en los Estados Unidos. Las baterías de plomo de ciclo profundo son caras y tienen una vida útil más corta que el propio vehículo, por lo general, necesitan ser reemplazadas cada 3 años.

Las baterías de plomo-ácido en aplicaciones EV terminan siendo una porción significativa (25 a 50%) de la masa final del vehículo. Al igual que todas las baterías, tienen una energía específica significativamente menor que la de los combustibles derivados del petróleo; en este caso, 30–40 Wh / kg. Aunque la diferencia no es tan extrema como parece por primera vez debido al tren de transmisión más ligero en un EV, incluso la las mejores baterías tienden a conducir a masas más altas cuando se aplican a vehículos con un rango normal. La eficiencia (70–75%) y la capacidad de almacenamiento de la generación actual de baterías de plomo ácido de ciclo profundo comunes disminuyen con temperaturas más bajas, y la capacidad de desvío para hacer funcionar una bobina de calentamiento reduce la eficiencia y el rango hasta en un 40%. Es probable que los recientes avances en la eficiencia, capacidad, materiales, seguridad, toxicidad y durabilidad de la batería permitan que estas características superiores se apliquen en vehículos eléctricos del tamaño de un automóvil.

La carga y el funcionamiento de las baterías generalmente generan emisiones de hidrógeno, oxígeno y azufre, que ocurren naturalmente y normalmente son inofensivas si se ventilan adecuadamente. Los primeros propietarios de Citicar descubrieron que, si no se ventilan adecuadamente, los olores desagradables de azufre se filtrarían en la cabina inmediatamente después de la carga.

Las baterías de plomo-ácido alimentaron EVs tan tempranos como las versiones originales de EV1 y RAV4 EV.

Hidruro de metal de níquel
Las baterías de hidruro de níquel-metal ahora se consideran una tecnología relativamente madura. Aunque son menos eficientes (60–70%) en carga y descarga que incluso el plomo-ácido, tienen una energía específica de 30–80 Wh / kg, mucho más alta que el plomo-ácido. Cuando se usan correctamente, las baterías de hidruro de níquel-metal pueden tener una vida útil excepcionalmente larga, como se ha demostrado en su uso en autos híbridos y en los EV de NiMH RAV4 que aún funcionan bien después de 100,000 millas (160,000 km) y más de una década de servicio. Las desventajas incluyen la baja eficiencia, la alta autodescarga, los ciclos de carga muy delicados y el bajo rendimiento en climas fríos.

GM Ovonic produjo la batería NiMH utilizada en la segunda generación EV-1, y Cobasys produce una batería casi idéntica (diez celdas de NiMH de 1,2 V 85 Ah en serie, en contraste con once celdas para la batería Ovonic). Esto funcionó muy bien en el EV-1. El estorbo de patentes ha limitado el uso de estas baterías en los últimos años.

Cebra
La batería de sodio o “cebra” utiliza un cloroaluminato de sodio fundido (NaAlCl4) como electrolito. Esta química también se conoce ocasionalmente como “sal caliente”. Una tecnología relativamente madura, la batería Zebra tiene una energía específica de 120Wh / kg y una resistencia en serie razonable. Dado que la batería debe calentarse para su uso, el clima frío no afecta mucho su funcionamiento, excepto en el aumento de los costos de calefacción. Se han utilizado en varios EVs. Las cebras pueden durar unos pocos miles de ciclos de carga y no son tóxicas. Las desventajas de la batería Zebra incluyen poca potencia al peso (<300 W / kg) y el requisito de tener que calentar el electrolito a aproximadamente 270 ° C (520 ° F), lo que desperdicia algo de energía y presenta dificultades a largo plazo. Almacenamiento a plazo de carga. Las baterías Zebra se han utilizado en el vehículo comercial Modec desde que entró en producción en 2006. Ion litio Las baterías de ión litio (y el polímero de litio similar), ampliamente conocidas por su uso en computadoras portátiles y productos electrónicos de consumo, dominan el grupo más reciente de EV en desarrollo. La química tradicional de los iones de litio implica un cátodo de óxido de cobalto y litio y un ánodo de grafito. Esto produce celdas con una impresionante energía específica de 200 Wh / kg y una buena potencia específica, y una eficiencia de carga / descarga de 80 a 90%. Las desventajas de las baterías tradicionales de iones de litio incluyen vidas de ciclo corto (cientos a unos pocos miles de ciclos de carga) y una degradación significativa con la edad. El cátodo también es algo tóxico. Además, las baterías tradicionales de iones de litio pueden suponer un riesgo de incendio si se perforan o cargan de forma inadecuada. Estas celdas de computadoras portátiles no aceptan ni suministran carga cuando están frías, por lo que los calentadores pueden ser necesarios en algunos climas para calentarlos. La madurez de esta tecnología es moderada. El Tesla Roadster (2008) utiliza "blades" de celdas tradicionales de "baterías de portátiles de iones de litio" que pueden reemplazarse individualmente según sea necesario. La mayoría de los otros vehículos eléctricos están utilizando nuevas variaciones en la química de los iones de litio que sacrifican energía específica y energía específica para proporcionar resistencia al fuego, respeto al medio ambiente, cargas muy rápidas (tan solo unos minutos) y una vida útil muy larga. Se ha demostrado que estas variantes (fosfatos, titanatos, espinelas, etc.) tienen una vida útil mucho más larga, con A123 esperando que sus baterías de fosfato de hierro y litio duren al menos más de 10 años y más de 7000 ciclos de carga, y LG Chem espera su litio Las baterías de espinela de manganeso durarán hasta 40 años. Se está haciendo mucho trabajo con las baterías de iones de litio en el laboratorio. El óxido de vanadio y litio ya se ha introducido en el prototipo Subaru G4e, duplicando la densidad de energía. Los nanocables de silicio, las nanopartículas de silicio y las nanopartículas de estaño prometen varias veces la densidad de energía [clarificación necesaria] en el ánodo, mientras que los cátodos compuestos y superlatticados también prometen mejoras significativas de densidad. Detalles específicos Componentes internos Los diseños de paquetes de baterías para vehículos eléctricos (EV) son complejos y varían ampliamente según el fabricante y la aplicación específica. Sin embargo, todos incorporan una combinación de varios sistemas de componentes mecánicos y eléctricos simples que realizan las funciones básicas requeridas del paquete. Las celdas reales de la batería pueden tener diferentes formas químicas, formas físicas y tamaños, según lo prefieran los distintos fabricantes de paquetes. El paquete de baterías siempre incorporará muchas celdas discretas conectadas en serie y en paralelo para lograr el voltaje total y los requisitos de corriente del paquete. Los paquetes de baterías para todos los EV de accionamiento eléctrico pueden contener varios cientos de celdas individuales. Para ayudar en la fabricación y el ensamblaje, la gran pila de celdas generalmente se agrupa en pilas más pequeñas llamadas módulos. Varios de estos módulos se colocarán en un solo paquete. Dentro de cada módulo, las celdas están soldadas para completar la trayectoria eléctrica del flujo de corriente. Los módulos también pueden incorporar mecanismos de enfriamiento, monitores de temperatura y otros dispositivos. En la mayoría de los casos, los módulos también permiten controlar el voltaje producido por cada celda de batería en la pila por el Sistema de administración de batería (BMS). La pila de celdas de la batería tiene un fusible principal que limita la corriente del paquete en una condición de cortocircuito. Se puede quitar un "enchufe de servicio" o "desconexión de servicio" para dividir la pila de la batería en dos mitades aisladas eléctricamente. Con el enchufe de servicio retirado, los terminales principales expuestos de la batería no presentan un alto peligro eléctrico para los técnicos de servicio. La batería también contiene relés o contactores que controlan la distribución de la energía eléctrica de la batería a los terminales de salida. En la mayoría de los casos, habrá un mínimo de dos relés principales que conectan la pila de celdas de la batería a los terminales principales de salida positiva y negativa del paquete, los que suministran alta corriente al motor eléctrico. Algunos diseños de paquetes incluirán rutas de corriente alternas para precargar el sistema de accionamiento a través de una resistencia de precarga o para alimentar un bus auxiliar que también tendrá sus propios relés de control asociados. Por razones obvias de seguridad, estos relés están normalmente abiertos. La batería también contiene una variedad de sensores de temperatura, voltaje y corriente. La recopilación de datos de los sensores del paquete y la activación de los relés del paquete se realizan mediante la Unidad de Monitoreo de la Batería (BMU) o el Sistema de Administración de la Batería (BMS) del paquete. El BMS también es responsable de las comunicaciones con el mundo fuera del paquete de baterías. Cargando Las baterías en BEVs deben ser recargadas periódicamente. Los BEV se cargan más comúnmente desde la red eléctrica (en el hogar o usando un punto de recarga de la calle o tienda), que a su vez se genera a partir de una variedad de recursos domésticos, como carbón, hidroelectricidad, nuclear y otros. La energía del hogar o de la red, como los paneles de células solares fotovoltaicas, microhidro o eólico también se pueden usar y se promueven debido a las preocupaciones relacionadas con el calentamiento global. Con las fuentes de alimentación adecuadas, generalmente se logra una buena duración de la batería a velocidades que no excedan de "0.5C", demorando de dos a tres horas en cargarse por completo, pero se puede realizar una carga más rápida. El tiempo de carga a menudo está limitado por la capacidad de la conexión a la red. Un tomacorriente doméstico normal ofrece 1,5 kilovatios (en los EE. UU., Canadá, Japón y otros países con suministro de 110 voltios) y 3 kilovatios (en países con suministro de 230 V). En 1995, algunas estaciones de carga cargaron BEV en una hora. En noviembre de 1997, Ford compró un sistema de carga rápida producido por AeroVironment llamado "PosiCharge" para probar sus flotas de EV de Ranger, que cargaron sus baterías de plomo-ácido en un lapso de entre seis y quince minutos. En febrero de 1998, General Motors anunció una versión de su sistema "Magne Charge" que podría recargar las baterías de NiMH en unos diez minutos, lo que proporcionaría un alcance de sesenta a cien millas. En 2005, se afirmó que los diseños de baterías de dispositivos de mano de Toshiba podían aceptar una carga del 80% en tan solo 60 segundos. La escala de esta característica de potencia específica hasta el mismo paquete de EV de 7 kilovatios-hora resultaría en la necesidad de un máximo de 340 kilovatios de potencia de alguna fuente durante esos 60 segundos. No está claro si dichas baterías funcionarán directamente en los BEV, ya que la acumulación de calor puede hacerlas inseguras. Tiempo de recarga Los automóviles eléctricos como Tesla Model S, Renault Zoe, BMW i3, etc. pueden recargar sus baterías en estaciones de carga rápida en un período de 30 minutos a 80 por ciento. Investigadores de Singapur han desarrollado 2014 una batería que se puede recargar después de 2 minutos a 70 por ciento. Las baterías se basan en la tecnología de litio-ion. Sin embargo, el ánodo y el polo negativo de la batería ya no están hechos de grafito, sino de un gel de dióxido de titanio. El gel acelera significativamente la reacción química, asegurando así una carga más rápida. En particular, estas baterías se utilizarán en automóviles eléctricos. Ya en 2012, los investigadores de la Universidad Ludwig-Maximilian de Munich descubrieron el principio básico. Los científicos de la Universidad de Stanford en California han desarrollado una batería que se puede cargar en un minuto. El ánodo está hecho de aluminio y el cátodo de grafito (consulte Batería de iones de aluminio). El automóvil eléctrico Volar-e de la compañía Applus + IDIADA, basado en el Rimac Concept One, contiene baterías de fosfato de litio y hierro que se pueden recargar en 15 minutos. De acuerdo con el fabricante BYD, la batería de fosfato de litio y hierro del automóvil eléctrico e6 se carga en una estación de carga rápida entre 15 minutos y 80%, luego de 40 minutos a 100%. Conectores La potencia de carga se puede conectar al coche de dos maneras. La primera es una conexión eléctrica directa conocida como acoplamiento conductor. Esto podría ser tan simple como un cable de alimentación a una toma impermeable a través de cables especiales de alta capacidad con conectores para proteger al usuario de altos voltajes. El estándar moderno para la carga de vehículos enchufables es el conector conductor SAE 1772 (IEC 62196 Tipo 1) en los EE. UU. La ACEA ha elegido el VDE-AR-E 2623-2-2 (IEC 62196 Tipo 2) para su implementación en Europa, lo que, sin un pestillo, significa requisitos de alimentación adicionales innecesarios para el mecanismo de bloqueo. El segundo enfoque se conoce como carga inductiva. Una 'paleta' especial se inserta en una ranura en el coche. La paleta es una bobina de un transformador, mientras que la otra está incorporada en el automóvil. Cuando se inserta la paleta, completa un circuito magnético que suministra energía a la batería. En un sistema de carga inductiva, un devanado está conectado a la parte inferior del automóvil, y el otro se queda en el piso del garaje. La ventaja del enfoque inductivo es que no hay posibilidad de electrocución ya que no hay conductores expuestos, aunque los interbloqueos, los conectores especiales y los detectores de falla a tierra pueden hacer que el acoplamiento conductor sea casi tan seguro. La carga inductiva también puede reducir el peso del vehículo, al mover más componentes de carga fuera de borda. Un defensor de la carga inductiva de Toyota sostuvo en 1998 que las diferencias en los costos totales eran mínimas, mientras que un defensor de la carga conductiva de Ford sostenía que la carga conductiva era más rentable. Puntos de recarga En Francia, Électricité de France (EDF) y Toyota están instalando puntos de recarga para PHEV en carreteras, calles y estacionamientos. EDF también se ha asociado con Elektromotive, Ltd. para instalar 250 nuevos puntos de carga durante seis meses a partir de octubre de 2007 en Londres y en otras partes del Reino Unido. Los puntos de recarga también se pueden instalar para usos específicos, como en las paradas de taxis. Rango de viaje antes de recargas. El rango de un BEV depende del número y tipo de baterías utilizadas. El peso y el tipo de vehículo, el terreno, el clima y el rendimiento del conductor también tienen un impacto, al igual que en el kilometraje de los vehículos tradicionales. El rendimiento de conversión del vehículo eléctrico depende de varios factores, incluida la química de la batería: Las baterías de plomo-ácido son las más disponibles y económicas. Dichas conversiones generalmente tienen un rango de 30 a 80 km (20 a 50 millas). Los EV de producción con baterías de plomo-ácido tienen una capacidad de hasta 130 km (80 mi) por carga. Las baterías de NiMH tienen una energía específica más alta que el plomo-ácido; Los prototipos de EV ofrecen hasta 200 km (120 mi) de alcance. Los nuevos EV equipados con baterías de iones de litio ofrecen un rango de 320–480 km (200–300 mi) por carga. El litio también es menos costoso que el níquel. Las baterías de níquel-zinc son más baratas y más livianas que las baterías de níquel-cadmio. También son más baratas (pero no tan ligeras) que las baterías de ión litio. Encontrar el equilibrio económico de rango frente a rendimiento, capacidad de la batería frente al peso y tipo de batería frente al costo desafía a todos los fabricantes de EV. Con un sistema de CA o sistemas avanzados de CC, el frenado regenerativo puede extender el rango hasta en un 50% en condiciones extremas de tráfico sin una parada completa. De lo contrario, el rango se extiende aproximadamente entre un 10 y un 15% en la conducción en ciudad, y solo de manera insignificante en la conducción en carretera, dependiendo del terreno. Los BEV (incluidos los autobuses y camiones) también pueden usar remolques de grupos electrógenos y remolques de empuje para ampliar su alcance cuando se desee sin el peso adicional durante el uso normal de corto alcance. Los remolques de baset descargados pueden ser reemplazados por recargados en un punto de ruta. Si se alquila, los costos de mantenimiento se pueden diferir a la agencia. Dichos BEV pueden convertirse en vehículos híbridos según el tipo de remolque y tipo de energía y tren motriz. El Tesla Roadster (construcción 2008-2012) puede viajar 245 millas (394 km) por carga; El Tesla Model S con una batería de 85 kWh tiene un alcance de 510 km (320 millas). Tesla Model S se ha construido desde 2012. Tiene un precio de alrededor de US $ 100,000. El supercar Rimac Concept One con 82 kWh de batería tiene un alcance de 500 km. El coche está construido desde 2013. El automóvil eléctrico puro BYD e6 con batería de 60 kWh tiene un alcance de 300 km. El bestseller Nissan Leaf modelo 2016 con 30 kWh de batería tiene una autonomía de 172 km. Remolques La capacidad de la batería axilar transportada en remolques puede aumentar el rango general del vehículo, pero también aumenta la pérdida de potencia que se deriva de la resistencia aerodinámica, aumenta los efectos de transferencia de peso y reduce la capacidad de tracción. Efectos termicos La resistencia interna de algunas baterías puede aumentar significativamente a baja temperatura, lo que puede causar una reducción notable en el rango del vehículo y en la vida útil de la batería. Intercambiar y quitar Una alternativa a la recarga es cambiar las baterías agotadas o casi agotadas (o los módulos de extensión del rango de baterías) con baterías completamente cargadas. Esto se llama cambio de batería y se realiza en estaciones de intercambio. Por otro lado, MIRA ha anunciado un kit de conversión híbrido de actualización que proporciona paquetes de baterías extraíbles que se enchufan en un tomacorriente de pared para cargar. Además, XP Vehicles usa una batería de intercambio en caliente de carga libre de cables de extensión (paquete de energía extraíble para recargar en casa sin cable de extensión). Las características de las estaciones de intercambio incluyen: El consumidor ya no está preocupado por el costo de capital de la batería, el ciclo de vida, la tecnología, el mantenimiento o los problemas de garantía; El intercambio es mucho más rápido que la carga: el equipo de intercambio de batería construido por la empresa Better Place ha demostrado intercambios automáticos en menos de 60 segundos; Las estaciones de intercambio aumentan la viabilidad del almacenamiento de energía distribuida a través de la red eléctrica; Las preocupaciones sobre las estaciones de intercambio incluyen: Posibilidad de fraude (la calidad de la batería solo se puede medir en un ciclo de descarga completo; la vida útil de la batería solo se puede medir en ciclos de descarga repetidos; los que se encuentran en la transacción de intercambio no pueden saber si la batería está gastada o tiene una eficacia reducida; la calidad de la batería se degrada lentamente tiempo, por lo que las baterías gastadas serán forzadas gradualmente en el sistema) Los fabricantes no están dispuestos a estandarizar los detalles de acceso / implementación de la batería Preocupaciones de seguridad Rellenado Las baterías de flujo de zinc-bromo pueden recargarse utilizando un líquido, en lugar de recargarse con conectores, ahorrando tiempo. Arrendamiento Tres empresas están trabajando en planes de arrendamiento de batería. Greenstop ha completado las pruebas de su red ENVI Grid, que permite a los consumidores monitorear y recargar fácilmente las baterías de los vehículos eléctricos. Think Car USA planea arrendar las baterías para que su auto eléctrico City salga a la venta el próximo año. Better Place está creando un sistema para que los consumidores se "suscriban" a un servicio que ofrece estaciones de recarga e intercambio de baterías. Las compañías eléctricas están considerando planes que incluirían proporcionar vehículos eléctricos a los usuarios (a un precio bajo) y obtener sus ganancias de la venta de la energía. V2G y el uso posterior La red inteligente permite a los BEV proporcionar energía a la red en cualquier momento, especialmente: Durante los períodos de carga máxima (cuando el precio de venta de la electricidad puede ser muy alto. Estos vehículos se pueden recargar durante las horas de menor actividad a tasas más bajas, mientras que ayudan a absorber el exceso de generación nocturna. Aquí, los vehículos sirven como un sistema de almacenamiento de baterías distribuido para potencia de búfer) Durante los apagones, como respaldo Pacific Gas and Electric Company (PG&E) ha sugerido que las empresas de servicios públicos podrían comprar baterías usadas para fines de respaldo y nivelación de carga. Afirman que, si bien estas baterías usadas ya no pueden utilizarse en los vehículos, su capacidad residual aún tiene un valor significativo. Esperanza de vida Las baterías individuales generalmente se organizan en paquetes de baterías grandes de varios productos de voltaje y amperios-hora para proporcionar la capacidad de energía requerida. Se debe considerar la vida útil de la batería al calcular el costo de propiedad extendido, ya que todas las baterías eventualmente se desgastan y deben reemplazarse. La velocidad a la que caducan depende de una serie de factores. La profundidad de descarga (DOD) es la proporción recomendada del total de almacenamiento de energía disponible para la cual la batería alcanzará sus ciclos nominales. Las baterías de plomo-ácido de ciclo profundo generalmente no deben descargarse por debajo del 20% de la capacidad total. Las formulaciones más modernas pueden sobrevivir a ciclos más profundos. En el mundo real, algunos EV de Toyota RAV4 de la flota, que utilizan una batería de níquel e hidruro metálico, han excedido las 100,000 millas (160,000 km) con poca degradación en su rango diario. Citando la evaluación final de ese informe: "La prueba de cinco vehículos está demostrando la durabilidad a largo plazo de las baterías de níquel e hidruro metálico y los trenes de propulsión eléctrica. Hasta la fecha, solo se ha observado una leve degradación en cuatro de cada cinco vehículos ... Los datos de pruebas de EVTC proporcionan pruebas sólidas de que los cinco vehículos excederán la marca de 100,000 millas (160,000 km). La experiencia positiva de SCE apunta a la muy alta probabilidad de una batería de hidruro de níquel e hidruro de metal de 130,000 a 150,000 millas (240,000 km). o exceder las millas del ciclo de vida de vehículos comparables de motores de combustión interna. "En junio de 2003, los 320 RAV4 EV de la flota de SCE fueron utilizados principalmente por lectores de medidores, gerentes de servicio, representantes de campo, planificadores de servicio y manejadores de correo, y para patrullas de seguridad y viajes compartidos. En cinco años de operaciones, la flota de RAV4 EV había registrado más de 6.9 millones de millas, eliminando aproximadamente 830 toneladas de contaminantes del aire y previniendo más de 3,700 toneladas de emisiones de dióxido de carbono del tubo de escape. Dado el éxito de la operación de sus EV hasta la fecha, SCE planea continuar usándolos bien después de que todos ellos registren 100,000 millas ". Las baterías de ion litio son perecederas hasta cierto punto; pierden parte de su capacidad máxima de almacenamiento por año, incluso si no se utilizan. Las baterías de hidruro metálico de níquel pierden mucho menos capacidad y son más baratas por la capacidad de almacenamiento que brindan, pero inicialmente tienen una capacidad total menor para el mismo peso. El 1909 Baker Electric de Jay Leno (ver Baker Motor Vehicle) aún funciona con sus celdas Edison originales. Los costos de reemplazo de baterías de los BEV pueden ser compensados ​​parcial o totalmente por la falta de mantenimiento regular, como los cambios de aceite y filtro requeridos para los ICEV, y por la mayor confiabilidad de los BEV debido a sus pocas piezas móviles. También eliminan muchas otras piezas que normalmente requieren servicio y mantenimiento en un automóvil regular, como en la caja de cambios, el sistema de enfriamiento y el ajuste del motor. Y cuando las baterías finalmente necesiten ser reemplazadas definitivamente, pueden ser reemplazadas por otras de última generación que pueden ofrecer mejores características de rendimiento. Las baterías de fosfato de litio y hierro alcanzan, según el fabricante, más de 5000 ciclos a una profundidad de descarga respectiva del 70% .BYD, el mayor fabricante mundial de baterías de fosfato de litio y hierro, ha desarrollado una amplia gama de celdas para aplicaciones de ciclo profundo a través de la fabricación de precisión. . Tales baterías están en uso en sistemas de almacenamiento estacionario. Después de 7500 ciclos, con una descarga del 85%, todavía tienen una capacidad de reserva de al menos el 80% a una tasa de 1 C; que corresponde con un ciclo completo por día a una vida de min. 20.5 años. La batería de fosfato de litio y hierro que Sony Fortelion tiene después de 10,000 ciclos a un nivel de descarga del 100% aún tiene una capacidad residual del 71%. Este acumulador es desde 2009 en el mercado. Utilizadas en baterías solares Las baterías de iones de litio tienen en parte una resistencia de ciclo muy alta de más de 10,000 ciclos de carga y descarga y una larga vida útil de hasta 20 años. Plug-in America tiene entre los conductores del Tesla Roadster (2008), una encuesta realizada con respecto a la vida útil de la batería instalada. Se encontró que después de 100,000 millas = 160,000 km, la batería aún tenía una capacidad restante de 80 a 85 por ciento. Esto fue independientemente de en qué zona climática se mueva el automóvil. El Tesla Roadster se fabricó y vendió entre 2008 y 2012. Para sus baterías de 85 kWh en el Tesla Model S de Tesla, tiene una garantía de 8 años con un kilometraje ilimitado. Varta Storage abandona a su familia engion [es necesario aclarar] a la familia y engion a casa con una garantía de 14,000 ciclos completos y una vida útil de 10 años. A diciembre de 2016, el auto eléctrico más vendido de todos los tiempos del mundo es el Nissan Leaf, con más de 250,000 unidades vendidas desde su creación en 2010. Nissan declaró en 2015 que hasta ese momento solo se tuvo que reemplazar el 0.01 por ciento de las baterías debido a fallas o problemas y luego solo por daños infligidos externamente. Hay algunos vehículos que ya han cubierto más de 200,000 km; Ninguno de estos tuvo problemas con la batería. Reciclaje Al final de su vida útil, las baterías pueden ser recicladas. La seguridad Los problemas de seguridad de los vehículos eléctricos con batería se tratan en gran medida en la norma internacional ISO 6469. Este documento se divide en tres partes que tratan temas específicos: Almacenamiento de energía eléctrica a bordo, es decir, la batería. Medios de seguridad funcional y protección contra fallos. Protección de personas contra riesgos eléctricos. Los bomberos y el personal de rescate reciben capacitación especial para lidiar con los voltajes más altos y los productos químicos encontrados en los accidentes de vehículos eléctricos e híbridos. Si bien los accidentes con BEV pueden presentar problemas inusuales, como incendios y humos resultantes de la descarga rápida de la batería, muchos expertos coinciden en que las baterías BEV son seguras en los vehículos disponibles en el mercado y en las colisiones traseras, son más seguras que los automóviles propulsados ​​por gasolina con tanques de gasolina traseros. . Generalmente, las pruebas de rendimiento de la batería incluyen la determinación de: Estado de carga (SOC) Estado de salud (SOH) Eficiencia energética Las pruebas de rendimiento simulan los ciclos de conducción de los trenes de transmisión de los vehículos eléctricos con batería (BEV), los vehículos eléctricos híbridos (HEV) y los vehículos eléctricos híbridos enchufables (PHEV) según las especificaciones requeridas de los fabricantes de automóviles (OEM). Durante estos ciclos de conducción, se puede realizar un enfriamiento controlado de la batería, simulando las condiciones térmicas en el automóvil. Además, las cámaras climáticas aseguran condiciones ambientales constantes durante la caracterización y permiten que la simulación se realice para todo el rango de temperatura del automóvil que cubre las condiciones climáticas. Patentes Se pueden usar patentes para suprimir el desarrollo o despliegue de esta tecnología. Por ejemplo, las patentes relacionadas con el uso de celdas de hidruro metálico de níquel en automóviles fueron propiedad de Chevron Corporation, una compañía petrolera, que mantuvo el poder de veto sobre cualquier venta o licencia de tecnología de NiMH. Investigación, desarrollo e innovación. Los prestigiosos premios R&D Magazine de la revista R&D, también llamados "Oscars of Invention", para 2008: El laboratorio nacional de Argonne ha recibido un premio por la batería de iones de litio de alta potencia EnerDel / Argonne para vehículos eléctricos híbridos: un dispositivo altamente confiable y extremadamente seguro, más ligero, más compacto, más potente y más duradero que el hidruro de níquel-metal. (Ni-MH) baterías que se encuentran en los vehículos eléctricos híbridos de hoy. Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley: Electrolito de polímero nanoestructurado para baterías de litio recargables: un electrolito de polímero que permite el desarrollo de baterías de metal de litio recargables con una energía específica lo suficientemente alta como para "habilitar la tecnología de transporte con batería eléctrica". Futuro Se proyecta que los vehículos que funcionan con baterías (como el Nissan Leaf) tendrán ventas anuales en 2020 de 100,000 unidades en los EE. UU. Y 1.3 millones en todo el mundo, 1.8 por ciento de los 71 millones de autos que se venderán en 2020. Otros 3.9 millones de complementos y Los híbridos se venderán en todo el mundo, lo que elevará el mercado eléctrico e híbrido total a aproximadamente el 7 por ciento de todos los autos vendidos en 2020. Bolloré, un grupo francés de autopartes, desarrolló un concept car "Bluecar" con baterías de polímero de litio y metal desarrolladas por una subsidiaria Batscap. Tenía un alcance de 250 km y una velocidad máxima de 125 km / h.