Baterías de Litio ¿Son realmente un peligro?

Autor: 

Manuel Angel Villegas
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28 Diciembre 2019
| |
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El uso de las motos eléctricas en Cuba se ha vuelto un tema controversial. Es extraño que en las conversaciones no se hable de su costo, duración y velocidad, así como de encontrar las mejores modificaciones, piezas y baterías para mantener este artefacto totalmente funcional. Incluso aún conociendo los contras que podría ocasionar el “aparatico”, los cubanos se aventuran en su búsqueda, y como se dice: “hasta que no lo encontremos no paramos”.

De todos los aspectos negativos, el más debatido es la misteriosa forma en que se incendian las motos, pero: ¿quién es realmente el principal responsable de que suceda? ¿La mala suerte, el fabricante o la marca?

Muchas veces el desconocimiento lleva a cometer errores que acortan la vida del equipo, ignorando los límites que este tiene. Se le pide más de lo que realmente puede ofrecer y donde se debe comenzar para alargar su duración es en una correcta comprensión de lo que se utiliza y hasta dónde se puede llevar.

El principal elemento que produce el incendio de las motos eléctricas es su batería; por eso, la correcta colocación, medición y selección de la que se pone, garantiza que esto no suceda.

¿Qué baterías para moto existen? [1]

a) Baterías clásicas con mantenimiento: estas son las convencionales que, en su parte superior, cuentan con tapones que deben retirarse para comprobar periódicamente que el nivel de electrolito se encuentra entre los niveles máximos y mínimos marcados. Este líquido se obtiene de la mezcla de agua destilada y del ácido sulfúrico que se encuentra en su interior. Se debe reponer con agua destilada y nunca con agua del grifo, ya que sus minerales pueden interferir en las reacciones químicas y deteriorar las placas.

b) Baterías selladas sin mantenimiento: se pueden derivar entre las de ácido y las de gel. Las baterías con ácido están fabricadas con AGM (separadores “Absorbed Glass Mat”) de fibra que permiten inmovilizar el líquido en su interior. En ellas, se carga el ácido únicamente antes de comenzar a usarla y se sella, quedando los vasos cerrados y sin posibilidad de volverlos a cargar.

c) Baterías de gel: también están herméticamente selladas de origen. Su funcionalidad es similar a la de una pila, ya que se comercializan preparadas, para instalarlas directamente y comenzar a circular. A diferencia de las anteriores, pueden colocarse en cualquier posición sin peligro de vertimiento, dada la consistencia del gel. Generalmente, están indicadas para motos de pequeña y mediana cilindrada.

d) Baterías con litio:Además de caracterizarse por ser mucho más ligeras, (aproximadamente una quinta parte menos de peso) son más duraderas y resistentes. Cabe destacar que pueden estar incluso meses o años sin recibir carga, y aun así mantenerse casi cargadas en su totalidad.

Lo que necesitas saber sobre las baterías de litio. [2]

Todas las baterías funcionan de una manera muy similar. Existen dos puntos llamados electrodos que tienen carga positiva y negativa, respectivamente. Estos electrodos están en contacto con una sustancia, cuya reacción química permite que los electrones viajen de un electrodo a otro, a través de una conexión. La reacción química se produce cuando se cierra el circuito con ese “cable”, que en este caso podría ser un dispositivo. Los electrones producen una corriente eléctrica, que es la energía que alimenta las funciones del dispositivo.

En el caso de las baterías recargables, cuando se aplica una corriente proveniente de fuera, como cuando se conecta el cargador, se produce la reacción química inversa en la sustancia de antes, de manera que se almacena la energía o, en otras palabras, cargamos la batería.

Como su nombre lo indica, las baterías de litio contienen iones de litio, los cuales reaccionan normalmente con nanoelectrodos de fluoruro de hierro. Al inducir una corriente, el litio reacciona con el flúor convirtiéndose en fluoruro de litio y dejando al hierro (metálico) en una capa externa. Las partículas de hierro comienzan recubriendo todo el electrodo, tras lo cual la reacción comienza a pasar “hacia el interior”. Esto produce dos tiempos de carga distintos: uno rápido, que suele suponer entre un 20 y un 35 por ciento de la batería, y uno más lento, que alcanza el total de la carga máxima.

En el caso de las baterías de litio, existe un menor efecto memoria que con otras similares (como las viejas de níquel-cadmio), lo que le da más versatilidad a la hora de usarlas y permite trabajar con ellas sin tener tanto en cuenta la primera carga o cuándo se carga el dispositivo.

Así, en este tipo de batería no hace falta hacer una primera carga para maximizar su duración. Tampoco hay que esperar a que esté del todo descargada, ni dejarla completamente cargada. De hecho, la duración de las baterías de litio actuales se maximiza, al mantener sus cargas al 60 por ciento aproximadamente, lo que permite trabajar con ellas sin preocuparse demasiado. Por otro lado, debido a su duración de largo plazo, ya comienzan a considerarse como consumibles, ya que por las reacciones químicas que sufren y los procesos de histéresis química, no suelen durar más allá de los dos o tres años.

¿Qué les ocurre a las baterías de litio cuando explotan?

Los materiales con los que están hechas las baterías de litio no son especialmente delicados en el sentido clásico. Sí que son inflamables, pero no hasta el punto de tener que llevar un cuidado especial. Al menos a temperatura ambiente.

Sin embargo, esto cambia radicalmente con la temperatura y el sobrevoltaje. Cuando una batería de litio se sobrecalienta, el complejo sistema químico que lleva en su interior comienza a formar burbujas de oxígeno, dióxido de carbono y otros gases. El interior de una batería contiene electrodos enrollados sobre sí mismos para aprovechar al máximo el espacio. Es en estos electrodos donde se producen las reacciones químicas que permiten el transporte de electrones.

Y también es donde se producen las reacciones a ciertas temperaturas que provocan la aparición de gases. Los gases ocupan un espacio cada vez mayor, aumentando la presión de la batería hasta el punto en el que no aguanta más. Entonces, se agrieta y el gas comienza a salir muy caliente, arrastrando al resto de los componentes.

A estas temperaturas, dichos componentes, protegidos en el interior de la batería, arden. Además, al no tener la constricción espacial de las celdas, todo el interior se expande violentamente, lo que puede resultar en la explosión de la batería.

Causas que provocan la degeneración de las baterías de litio y su posterior explosión. [3]

a) Retirar, manipular o desconectar el dispositivo de seguridad.

b) Utilizar cargadores con voltaje y corriente de salida no diseñados por el fabricante con la excusa de cagarlas más rápido.

c) Sustituir o adaptar el cableado original del equipo.

d) Modificar la caja electrónica para lograr mayor velocidad.

e) Mantener en uso la batería con problemas o pedir que le hagan adaptaciones para prolongar su funcionamiento.

f) Montar baterías de mayor voltaje en motos que no están diseñadas para ellas.

g) Cualquier otra adaptación o manipulación de las cargas que lleve al calentamiento de las celdas de litio.

Entre los disparates que “supuestos técnicos” cometen están: [4][5]

  • Remoción del dispositivo BMS, encargado de detectar cualquier síntoma extraordinario en el funcionamiento; al sustraerlo, prolongan el rendimiento a corto plazo, pero queda expuesta a cualquier accidente”.
  • Usar soldaduras de alambre y estaño y no por soldadura de punto, como es correcto.
  • Instalar celdas de diferente tipo y serie.
  • Modificar a las celdas los parámetros de la caja electrónica para lograr mayor potencia y velocidad.

Pasos sencillos para medir la capacidad de la batería:[4]

a) Descargar completamente la batería.

b) Conectar el amperímetro entre el cargador y la batería; por ejemplo, cortando el cable positivo e intercalando las dos pinzas del medidor.

c) Al empezar a cargar apunta la lectura de mA que te indica el amperímetro, pon en marcha un cronómetro.

d) Apunta los mA que indica amperímetro justo antes de que se complete la carga porque al finalizar pasará muy poca corriente y mostrará 0~25 mA (Carga de Goteo). Para el cronómetro y apunta el tiempo transcurrido de la carga completa.

Ejemplo de cálculo.

Batería en la descarga: 700mA
Batería cargada: 340mA
Tiempo de carga.Tc = 3h 53m=3.88 h (conversión para el cálculo de tiempo a decimal)
Intensidad media de corriente. Im = 520 mA

La capacidad de la batería. Cb = 2.018mAh

Resistencia interna.

La resistencia de una batería proporciona información acerca de su estado y detecta los puntos conflictivos ocultos.

Los valores altos de resistencia son, a menudo, el punto para reemplazar una batería por envejecimiento, y la determinación de la resistencia es útil en el control de baterías.

Cuando la batería es nueva resulta necesario realizar la prueba para tener un punto de referencia y después con el uso, ir haciendo un seguimiento de este aspecto para evitar sobrecargarla.

Se debe tener en cuenta que la diferencia máxima permisible es de un 25 por ciento sobre la referencia, ya que esto indica una caída de un 80 por ciento en la vida útil del elemento.

¿Cómo se obtiene la resistencia interna?

a) Se mide la tensión en los terminales de una fuente de voltaje sin carga. El voltaje medido será Vsc (voltaje sin carga).

b) Se conecta una carga y se mide el voltaje en esta. El voltaje medido será Vcc (voltaje con carga).

c) Se mide la corriente al circuito con carga. La corriente medida será I.

d) Una vez que se tienen estos valores se aplica la siguiente ecuación:

Ejemplo de cálculo.

Si Vsc = 12V, Vcc = 11.8V e I = 10A.

Ri = 0.02 Ohm

Conclusiones

Conocer el alcance de las motos eléctricas no solo alarga la vida del artículo, sino que también garantiza la integridad del sistema y la infraestructura o espacio físico en el que se encuentra, al evitar su incendio o explosión.

Las pruebas antes mencionadas garantizan este límite, ofreciendo un margen para una correcta selección de la nueva batería, y permitiendo determinar la forma exacta de su cambio.

Bibliografía

[1] https://www.motorecambiosvferrer.es/blog/tipos-de-baterias-para-moto-n23

[2] https://hipertextual.com/2017/01/baterias-de-litio-explotan

[3] http://www.adelante.cu/index.php/es/a-fondo/60-reportajes/18587-litio-la-ingenieria-de-una-bomba-camaguey

[4] https://www.bateriasdelitio.net/?p=903


 

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En las tiendas MLC de Comex

En las tiendas MLC de Comex se venden baterías de litio de 60v y 20, 22, 28 ah. Para estas baterías no se vende el cargador de litio. Se vende un cargador para bateria de gel 60v 12ah. No constituye ésto un riesgo potencial para el uso de las baterías de litio. Por qué Cimex no vende el cargador para este tipo de batería. Le he escrito a atención al cliente de Cimex sin obtener respuesta. Nota. Para baterías de 72v si venden el cargador para litio. Gracias por su atención

Señor Jorge Marchena, soy

Señor Jorge Marchena, soy colaborador de esta publicación y experto en temas relacionados con la electrónica. Lo que usted comenta es totalmente cierto. Las baterías de litio son altamente peligrosas si no se tratan con cuidado. No solo es inadecuado cargarlas con un cargador diseñado para otro tipo de tecnología de baterías sino que incluso una exposición al Sol intenso puede provocar que entren en combustión. Los cargadores para baterías de gel funcionan con unos parámetros diferentes de los requeridos para las de litio, que lo hacen según la técnica denominada DELTA-PICO, basada en un método que detecta que la batería no alcance nunca el 100% de su capacidad de carga y además detecta que la tensión de carga va incrementándose hasta alcanzar un ligero descenso de la tensión causado por el calentamiento de la batería al estar cercana al 95% de su capacidad de carga.

Hola. pregunto por favor,

Hola. pregunto por favor, usted dice en su comentario ... "sino que incluso una exposición al Sol intenso puede provocar que entren en combustión" y cuando la moto está haciendo usada, a partir de las altas temperaturas q hay en Cuba, esto no se pudiera tener en cuenta como un peligro para q haya combustión. Saludos

Buenas, mi moto es nueva y no

Buenas, mi moto es nueva y no vino con manual despues de la primera carga la usé casi hasta agotar la bateria. Y cuando la puse a cargar le di 6.15 horas y no se puso en verde, la quite porque tenia miedo de pasarme de carga, Por favor me puede decir alguien hasta cuanto le puedeo dar la bateria es de 72V 20A una Rali (caribe XIX)

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