Un equipo de investigadores de Corea del Sur ha desarrollado un sistema de refrigeración para baterías de coches eléctricos que podría reducir el riesgo de incendios durante la carga rápida. La tecnología utiliza un líquido especial que no conduce la electricidad y lo pulveriza directamente sobre las baterías para evitar que alcancen temperaturas peligrosas, gracias a lo que ha conseguido mantener las celdas por debajo de los 35 grados durante pruebas de carga y descarga intensivas, además de reducir hasta en un 85 % la cantidad de líquido necesaria respecto a los sistemas convencionales de refrigeración por inmersión.
El desarrollo es obra de un equipo liderado por Jinsub Kim, investigador principal del Centro de Investigación de Bombas de Calor del Instituto de Maquinaria y Materiales de Corea del Sur (KIMM). Su objetivo es hacer frente a uno de los principales desafíos de las baterías de iones de litio: el sobrecalentamiento, que en determinadas circunstancias puede desencadenar una reacción en cadena conocida como fuga térmica.
Más efectivo y eficiente
La carga rápida plantea un desafío especial para el sector, ya que obliga a las baterías a trabajar con una intensidad elevada y genera calor en su interior. Si el sistema de refrigeración no consigue evacuarlo con suficiente rapidez, la temperatura puede aumentar y comprometer tanto el rendimiento como la seguridad de las celdas.
Hasta ahora, muchos sistemas de refrigeración utilizan aire o líquidos que circulan por placas situadas junto a las baterías. Aunque estas soluciones permiten controlar la temperatura en condiciones normales, pueden resultar menos eficaces cuando las baterías se someten a cargas y descargas muy exigentes. Una alternativa es sumergirlas completamente en un líquido dieléctrico, es decir, un fluido que no conduce la electricidad y puede entrar en contacto directo con los componentes eléctricos. Sin embargo, este método requiere grandes cantidades de líquido, lo que aumenta el peso, el coste y el volumen del sistema.
La propuesta del KIMM combina dos técnicas para aprovechar las ventajas de la refrigeración por líquido sin necesidad de llenar por completo el compartimento de las baterías. El sistema pulveriza el fluido sobre la parte superior del conjunto y mantiene la zona inferior parcialmente sumergida. De este modo, el líquido absorbe directamente el calor de las celdas, mientras la circulación forzada en la parte inferior ayuda a evacuarlo.
En las pruebas realizadas con un paquete de baterías real, el sistema mantuvo la temperatura máxima de las celdas por debajo de los 35 grados incluso con una tasa de carga y descarga de 4C, una condición de funcionamiento exigente. Además, la tecnología necesita solo entre el 10 % y el 20 % del líquido empleado por los sistemas convencionales de inmersión completa.
También mejora la seguridad
Al no ser inflamable, el líquido dieléctrico puede contribuir también a contener un incendio si se produce un fallo en la batería. No obstante, el sistema no elimina por completo el riesgo de incendio, sino que busca reducir las posibilidades de sobrecalentamiento y limitar sus consecuencias.
Kim comenta: “La tecnología de refrigeración por inmersión mediante pulverización puede refrigerar eficazmente los paquetes de baterías de iones de litio y reducir los riesgos de fuga térmica e incendio utilizando únicamente una pequeña cantidad de líquido dieléctrico. Al minimizar el consumo de líquido y reducir el peso y el coste, se espera que esta tecnología amplíe sus aplicaciones a diversos campos, incluidos los vehículos eléctricos y los sistemas de almacenamiento de energía”.
Más allá de los coches eléctricos, el sistema podría utilizarse en grandes instalaciones de almacenamiento de electricidad y centros de datos, donde las baterías deben funcionar de manera fiable y segura. Ahora el siguiente reto está en trasladar los resultados de las pruebas a aplicaciones comerciales y comprobar su rendimiento en condiciones reales de uso prolongado.