¿Qué tipos de baterías existen para vehículos de nueva energía?

Las baterías de plomo-ácido, al ser una tecnología relativamente madura, siguen siendo las únicas utilizadas en la producción en masa de vehículos eléctricos debido a su bajo costo y alta tasa de descarga. Sin embargo, su energía específica, potencia específica y densidad energética son muy bajas, lo que limita la velocidad y la autonomía de los vehículos eléctricos que las utilizan.

2. Baterías de níquel-cadmio y baterías de níquel-metal hidruro.

La batería de níquel-cadmio (a menudo abreviada como NiCd) es un tipo popular de batería de almacenamiento. Utiliza hidróxido de níquel (NiOH) y cadmio metálico (Cd) como componentes químicos para generar electricidad. Si bien su rendimiento es superior al de las baterías de plomo-ácido, contienen metales pesados ​​y contaminan el medio ambiente una vez desechadas.

Las baterías de níquel-cadmio se pueden cargar y descargar más de 500 veces, lo que las hace económicas y duraderas. Su baja resistencia interna permite una carga rápida y proporciona una gran corriente a la carga. Además, la variación de voltaje durante la descarga es mínima, lo que las convierte en baterías ideales para fuentes de alimentación de CC. En comparación con otros tipos de baterías, las de níquel-cadmio soportan mejor la sobrecarga y la sobredescarga.

Las baterías de níquel-metal hidruro están compuestas de iones de hidrógeno y níquel metálico, tienen una reserva de energía un 30% mayor que las baterías de níquel-cadmio, son más ligeras que estas últimas, tienen una vida útil más larga y no contaminan el medio ambiente, pero su precio es mucho más elevado.

3. Batería de litio

Las baterías de litio utilizan litio metálico o una aleación de litio como electrodo negativo y un electrolito no acuoso. Se dividen en dos categorías principales: baterías de litio metálico y baterías de iones de litio. Las baterías de iones de litio no contienen litio en estado metálico y son recargables.

Las baterías de litio metálico son generalmente baterías que utilizan dióxido de manganeso como material del electrodo positivo, litio metálico o una aleación metálica como material del electrodo negativo, y soluciones electrolíticas no acuosas. La composición principal de una batería de litio es: material del electrodo positivo, material del electrodo negativo, diafragma y electrolito.

Entre los materiales del cátodo, los más utilizados son el cobaltato de litio, el manganato de litio, el fosfato de hierro y litio y los materiales ternarios (polímeros de níquel-cobalto-manganeso). El material del electrodo positivo representa una gran proporción (la relación de masa entre los materiales del electrodo positivo y negativo es de 3:1 a 4:1), ya que el rendimiento del material del electrodo positivo afecta directamente al rendimiento de la batería de iones de litio, y su coste determina directamente el coste de la batería.

Entre los materiales para el electrodo negativo, los más utilizados actualmente son el grafito natural y el grafito artificial. Los materiales para el ánodo que se están investigando incluyen nitruros, PAS, óxidos de estaño, aleaciones de estaño, nanomateriales para ánodos y otros compuestos intermetálicos. Como uno de los cuatro componentes principales de las baterías de litio, los materiales para el electrodo negativo desempeñan un papel fundamental en la mejora de la capacidad y el rendimiento del ciclo de la batería, y constituyen la base de la industria de las baterías de litio.

4. Pilas de combustible

Una pila de combustible es un dispositivo electroquímico de conversión de energía que no utiliza combustión. La energía química del hidrógeno (u otros combustibles) y el oxígeno se convierte continuamente en electricidad. Su principio de funcionamiento se basa en la oxidación del H₂ en H⁺ y e⁻ por acción del catalizador del ánodo. El H⁺ llega al electrodo positivo a través de la membrana de intercambio de protones, reacciona con el O₂ para formar agua en el cátodo, y el e⁻ llega al cátodo a través del circuito externo. Esta reacción continua genera una corriente eléctrica. Si bien la pila de combustible se asemeja a una batería, no es un dispositivo de almacenamiento de energía en el sentido tradicional, sino un dispositivo de generación de energía, lo cual constituye la principal diferencia entre las pilas de combustible y las baterías tradicionales.

Para comprobar la fatiga y la vida útil de las baterías, nuestra empresa utiliza diversos equipos de prueba, como una cámara de prueba de temperatura y humedad constantes, una cámara de prueba de choque térmico, una cámara de prueba de envejecimiento con lámpara de xenón y una cámara de prueba de envejecimiento por rayos UV.

Cámara de pruebas de temperatura y humedad controladas: Este equipo proporciona condiciones controladas de temperatura y humedad para simular diferentes escenarios ambientales. Al someter las baterías a pruebas prolongadas bajo diversas condiciones de temperatura y humedad, podemos evaluar su estabilidad y los cambios en su rendimiento.

Cámara de pruebas de choque térmico: Esta cámara simula los cambios rápidos de temperatura que pueden experimentar las baterías durante su funcionamiento. Al exponer las baterías a variaciones extremas de temperatura, como transiciones rápidas de temperaturas altas a bajas, podemos evaluar su rendimiento y fiabilidad ante fluctuaciones térmicas.

Cámara de ensayo de envejecimiento con lámparas de xenón: Este equipo reproduce las condiciones de la luz solar al exponer las baterías a la intensa radiación lumínica de lámparas de xenón. Esta simulación ayuda a evaluar la degradación del rendimiento y la durabilidad de la batería ante una exposición prolongada a la luz.

Cámara de ensayo de envejecimiento por radiación UV: Esta cámara simula entornos de radiación ultravioleta. Al someter las baterías a la exposición a la luz UV, podemos simular su rendimiento y durabilidad en condiciones de exposición prolongada a la radiación UV.
El uso combinado de estos equipos de prueba permite realizar pruebas exhaustivas de fatiga y vida útil de las baterías. Es importante destacar que, antes de realizar estas pruebas, es fundamental cumplir con las normas de seguridad pertinentes y seguir estrictamente las instrucciones de funcionamiento de los equipos para garantizar procedimientos de prueba precisos y seguros.