Todo el mundo sabe que en condiciones de frío, las reacciones químicas dentro de una batería se ralentizan y el rendimiento del electrolito cambia. Esto afecta la capacidad de descarga y almacenamiento de energía de la batería. Pero, ¿por qué pierden rendimiento las baterías de litio en invierno, y cómo podemos mantener las baterías de litio funcionando de manera eficiente en climas fríos?
¿Por qué las baterías de litio se ven afectadas por las bajas temperaturas?
El rendimiento de las baterías de iones de litio disminuye significativamente en bajas temperaturas porque el clima frío ralentiza la tasa de reacción electroquímica e impide el movimiento de los iones de litio. Cuando la temperatura cae por debajo de los 15°C, la viscosidad del electrolito aumenta drásticamente.
Este cambio ocurre porque la conductividad de los iones de litio en el electrolito disminuye: las bajas temperaturas ralentizan el movimiento molecular, lo que reduce la conductividad del electrolito a solo una fracción de lo que sería a temperatura ambiente. Como resultado, la resistencia interna de la batería aumenta significativamente: a -20°C, puede ser más de tres veces mayor que en condiciones normales.
Actualmente, la solución más efectiva y directa es mantener las baterías calientes, ya sea un teléfono móvil en tu bolsillo o un vehículo eléctrico (VE) en tu garaje.
Problemas comunes de las baterías de litio en climas fríos
Durante el invierno, el rango de conducción de los vehículos eléctricos puede disminuir hasta un 55%, y los teléfonos inteligentes pueden apagarse repentinamente, incluso cuando muestran un 30% de carga. Estos problemas se deben a la sensibilidad natural de las baterías de iones de litio a las temperaturas extremas.
Reducción del rango en vehículos eléctricos
Por cada caída de 10°C en la temperatura, la capacidad de una batería de litio puede disminuir entre un 10% y un 20%. El electrolito más espeso en bajas temperaturas bloquea el transporte de iones, como si se añadieran bloqueos en una carretera, ralentizando la migración de los iones de litio y reduciendo la energía disponible.
Tiempo de carga más largo
Las bajas temperaturas también hacen que la carga sea más lenta. A 0°C, la velocidad de migración de los iones de litio se reduce a una quinta parte de su tasa normal, y la resistencia del SEI (Interfaz Sólida del Electrolito) se triplica, lo que obliga al sistema de gestión de la batería (BMS) a limitar la corriente de carga.
Lo que es aún peor es que podrías experimentar una “carga incompleta”, cuando tu dispositivo muestra el 100% pero la capacidad utilizable real es solo del 80%. Esto ocurre porque algunos iones de litio no pueden insertarse en la estructura del ánodo a bajas temperaturas.
Apagado de dispositivos o incapacidad para iniciar
Un teléfono inteligente o vehículo eléctrico que se apaga repentinamente a -10°C a -20°C es una forma de autoprotección de la batería. Cuando se utilizan funciones de alto consumo (como cámaras o calefacción), el voltaje puede caer bruscamente hasta el límite de corte.
A -20°C, los teléfonos pueden apagarse automáticamente. A -10°C, aunque pueden seguir encendidos, la energía se agota 1.7 veces más rápido que a 20°C. Los vehículos eléctricos, debido a sus baterías más grandes y mayor capacidad térmica, pueden operar por más tiempo, pero el apagado generalmente ocurre por debajo de los -25°C, y el nivel de batería mostrado aún puede ser inexacto.
Una vez que se trasladan a un ambiente más cálido, la batería puede recuperar entre un 30% y un 50% de su capacidad aparente. Para los usuarios de vehículos eléctricos, se recomienda la “regla del 20%”: recargar cuando el nivel de la batería baje del 20% para evitar caídas repentinas de voltaje que podrían dejarte varado.
Daños por carga incorrecta
Cargar una batería de litio a menos de 0°C es el error más peligroso. Puede provocar la formación de litio metálico, creando estructuras en forma de aguja (dendritas) que perforan el separador, causando cortocircuitos internos o incluso incendios y explosiones.
Diferentes dispositivos ofrecen distintos niveles de protección contra el frío. Los vehículos eléctricos suelen tener un sistema de precalentamiento de la batería para elevar la temperatura por encima de los 0°C antes de la carga. Sin embargo, las bicicletas eléctricas y los teléfonos inteligentes carecen de estos sistemas debido a los costos, por lo que el control manual de la temperatura es esencial.
Consejos clave para usar las baterías de litio correctamente en invierno
Proteger las baterías de litio en invierno requiere una estrategia tridimensional: control de temperatura, carga y descarga adecuadas, y almacenamiento inteligente. Con el manejo adecuado, los efectos negativos del frío pueden reducirse en más de un 50%. De hecho, las baterías protegidas pueden durar hasta 2.3 veces más en ambientes de -10°C en comparación con las no protegidas.
Mantén una temperatura óptima
La actividad electroquímica de las baterías de litio alcanza su punto máximo entre los 15°C y 25°C. Intenta mantener tus dispositivos dentro de este rango de temperatura.
Para los vehículos eléctricos, el BMS puede precalentar la batería. Programar el precalentamiento 15 minutos antes de la salida puede elevar la temperatura de -10°C a 10°C, mejorando el rango de conducción inicial hasta en un 23%. Para los teléfonos inteligentes y dispositivos portátiles, mantenerlos cerca de tu cuerpo ayuda a retener el calor: las pruebas muestran que un teléfono guardado en un bolsillo dura 1.5 horas más en condiciones de -5°C que uno expuesto al frío.
Evita cargar en temperaturas bajas
No cargues baterías de litio cuando la temperatura esté por debajo de 0°C. Si es necesario cargar, deja que la batería o el dispositivo vuelvan a la temperatura ambiente primero. Usar un cargador inteligente con protección contra bajas temperaturas es más seguro.
El método más seguro es calentar la batería antes de cargarla. Por ejemplo, un vehículo eléctrico que proviene de -20°C debe descansar en un garaje a 25°C durante al menos dos horas hasta que la temperatura interna alcance los 5°C antes de cargar. Para dispositivos pequeños como teléfonos inteligentes, usar una aplicación de bajo consumo (por ejemplo, reproducción de música) puede aumentar gradualmente la temperatura, pero evita aplicaciones de alta carga que puedan causar sobrecalentamientos locales.
Reduce la descarga de alta potencia
Debido a que la resistencia interna aumenta en el frío, la descarga a corriente alta se vuelve más riesgosa. Evita usar funciones que consuman mucha energía (como juegos, flash de cámara o aceleración a alta velocidad en vehículos eléctricos) en temperaturas muy bajas para evitar caídas repentinas de voltaje y apagados.
Almacena las baterías con carga parcial
El clima frío acelera la auto-descarga. A -20°C, la tasa de auto-descarga mensual de las baterías de litio puede alcanzar el 12%, tres veces más que a 25°C. Almacenar las baterías con carga media (40–60%) ayuda a mantener la estabilidad del electrodo.
Si no vas a usar una batería durante un largo tiempo, almacénala entre 10°C–25°C en un ambiente seco con carga del 40–60%. Nunca almacenes una batería completamente descargada en condiciones extremadamente frías o durante períodos prolongados.
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