Baterias

Vehículo hibrido y eléctrico

ELECTROMECÁNICA DE VEHÍCULOS

TEMA2

Baterías: Funcionamiento y características
2.1. Objetivos.
-

Conocer porque producen energía las baterías.
Diferenciar los parámetros que caracterizan una batería, comparándolos.
Definir los distintos tipos de baterías.
Analizar las necesidades energéticas de cada tipo de vehículo.
Comparar las baterías de los vehículos híbridosy eléctricos del mercado.

En este apartado deberás decidir qué tipo de batería pondrás a tu vehículo.

2.2. Funcionamiento básico de una batería
Desde el punto de vista del mecánico la batería se puede tratar como una caja
negra conunas características determinadas. De todos modos se necesita un pequeño
conocimiento de por qué producen electricidad, cómo funcionany como prolongar su
vida útil.También es importante conocer los riesgos probables en un accidente y las
necesidades en cuanto a la gestión de residuos.

2.2.1. ¿Qué es una batería eléctrica?
Una batería es dos o más celdas eléctricas unidas. Las celdas convierten la energía
química a energía eléctrica. Las celdas están compuestas por dos electrodos (positivo y
negativo) unidos por un electrólito. En el caso de bateríasrecargables, la reacción
química se puede invertir mediante una corriente, para retornar al estado de carga.

2.2.2. ¿De dónde sacamos los electrones?
Al poner en contacto dos sustancias químicas con diferente potencial (que atraen
los electrones con fuerzas diferentes), el resultado es que el que los atrae con más
fuerza se los quita al que los atrae con menos. Si este ―robo‖ de electrones se produce
porun camino adecuado, por ejemplo un conductor, habremos transformado la energía
química en eléctrica de una forma espontánea.
A la diferencia entre las fuerzas con la que cada sustancia atrae los electrones se le
llama F.E.M o diferencia de potencial.
Aunque existen un montón de posibilidades químicas para fabricar celdas
eléctricas, sólo un pequeño número de combinaciones sirven realmente. Las máscomunes
son las de plomo-ácido, níquel-hierro, níquel-cadmio, níquel-hidruro metálico, baterías
poliméricas de litio e iones de litio, y las de sales fundidas (sulfuro de sodio y cloruro de
sodio). Existe desarrollos más recientes de baterías que pueden reabastecerse de
combustible mecánicamente, las principales son las de aire-aluminio y aire-cinc. A pesar
de todas las posibilidades diferentesaún no se ha desarrollado una batería adecuada que
permita el uso extendido de los vehículos eléctricos.
Electrodo
Li+/ Li
+

Cs / Cs
+

K/K
2+

Ca / Ca
+

Na / Na

Eº (voltios)

Electrodo

Eº (voltios)

- 3,04

Cu2+/ Cu

0,34

- 3,02

-

0,54

I2 / I
3+

2+

- 2,92

Fe / Fe

0,77

- 2,87

+

0,80

- 2,71

Ag / Ag
-

NO3 / NO

0,96

1

Vehículo hibrido y eléctrico

ELECTROMECÁNICA DE VEHÍCULOSAl3+/ Al

- 1,67
-

H2O / H2 + OH
2+

Zn / Zn
2+

Fe / Fe
2+

Ni / Ni

- 0,83

Pb / Pb

IO3 / I2

- 0,44

2-

Cr2O7 / Cr
Cl2 / Cl

-

-

H / H2

0

MnO4-

Cu2+/ Cu+

0,15

Au+/ Au

SO2

0,20

+

3+

ClO / Cl

SO42- /

1,20

O2 / H2O + H

- 0,13

+

1,09

-

- 0,76
- 0,25

2+

Br2 / Br-

F2 / F

-

1,23
1,33
1,36

-

/ Mn

1,46
2+

1,51
1,68
2,85

2.2.3. ¿Por qué se agota una batería?
Aunque resultaevidente, cuando se acaban los reactivos se acaban los electrones,
además cuanto menor es la concentración de sustancias reactivas menor es el voltaje.
Todo ello se puede expresar de forma matemática mediante la ecuación de Nerst, para
una reacción tipo: a A + b B -> c C + d D
De la anterior ecuación se deduce que el voltaje de una celda disminuye de forma
logarítmica a medida que se produce ladescarga, de tal forma que al principio disminuye
mucho para finalmente bajar lentamente.
De la misma ecuación se puede deducir que al aumentar la temperatura disminuye el
voltaje de la celda.

2.3. Parámetros de batería
2.3.1.

Los voltajes de celda y de batería

Dependiendo del material de fabricación de los electrodos cada batería tiene un
voltaje nominal, las celdas se unen en serie para...