Resumen del contenido
Las baterías de los vehículos, tanto las estándar como las de tracción más actuales, funcionan gracias a 3 elementos fundamentales que son el electrodo, el ánodo y el cátodo, siendo el electrodo el elemento más vital para garantizar la durabilidad, el funcionamiento y las prestaciones, por lo que conviene entender estos elementos y comentar como influyen en el rendimiento de las baterías.
En el mercado actual y debido a la clara evolución eléctrica que se viene marcando, las baterías de automoción son y serán un factor competitivo muy importante, ya que marcan las prestaciones de los vehículos eléctricos y son fundamentales para la consolidación de esta estrategia de cero emisiones.
El electrodo y su función
El electrodo no es otra cosa que un conductor eléctrico que conecta un dispositivo eléctrico o electrónico con una fuente de energía o con otro dispositivo.
Los electrodos se utilizan en procesos químicos e industriales con la finalidad de medir la actividad química en una solución o incluso para controlar el flujo de corriente eléctrica a través de un determinado material, de la misma manera que se utilizan en aplicaciones sanitarias (por ejemplo la electroterapia) y también en la actividad eléctrica del corazón.
Además, los electrodos son de diferentes materiales como metal, carbono o vidrio en función de las características necesarias en cada caso y las aplicaciones específicas que se precisen. En los vehículos eléctricos mayoritariamente son de iones de litio.
¿Qué función realiza el electrodo en una batería de coche?
El electrodo almacena y libera la energía eléctrica como misión fundamental. Las baterías con 2 electrodos, positivo (cátodo) y negativo (ánodo), que se separan mediante un material conductor que se denomina electrolito.
Fuente: revista Motor Mundial
De esta forma, al conectar un circuito externo a los electrodos de la batería, la electricidad que fluye por todo el circuito se puede utilizar para alimentar dispositivos electrónicos o eléctricos.
La corriente eléctrica se genera mientras que los iones del electrolito pasan a través del mismo desde el ánodo hasta el cátodo, todo ello durante el proceso de descarga o utilización.
El cátodo y el ánodo
El denominado cátodo es el electrodo positivo de la batería, y recibe este nombre debido a que en el proceso de descarga de la batería los iones del electrolito pasan a través de este desde el ánodo hacia el cátodo, liberando así la corriente eléctrica necesaria.
Además, suele estar creado con un material conductor específico y suele ser más grande que el ánodo para así poder aportar una cantidad de corriente eléctrica mayor.
El ánodo es, en cambio, el electrodo negativo de una batería y su nombre procede igualmente del hecho por el que, en el proceso de descarga de la batería, los iones del electrolito atraviesan el mismo desde el ánodo hacia el cátodo.
Materiales de confección de los electrodos de las baterías de automoción
Fuente: revista Motor Mundial
Hoy por hoy, las baterías de iones de litio prácticamente monopolizan los coches eléctricos, siendo las químicas de los cátodos más comunes las siguientes:
- Carbonato de litio
- Hidróxido de litio
- LCO (óxido de cobalto de litio)
- LFP (Litio-Hierro-Fosfato)
- LMO (óxido de manganeso de litio)
- NCA (Níquel-Cobalto-Aluminio)
- NCM (Níquel-Cobalto-Manganeso)
Las NCA, NCM y LFP, son las de mayor utilización actual en el mercado automotriz.
Por su parte, el ánodo en casi el 100% de los casos se fabrica con materiales derivados del carbono, como son: micro-esferas de carbono mesofase, grafito natural en escamas, o grafito artificial de coque de petróleo.
Los electrodos y el rendimiento de la batería
Los electrodos tienen un impacto muy directo sobre las prestaciones de la batería, y tanto el diseño de los mismos como sus materiales de fabricación afectan a factores como la durabilidad de la batería, su densidad energética y su rendimiento en condiciones extremas de temperatura y utilización.
- La densidad energética de una batería es simplemente la cantidad de energía almacenable en un específico volumen de espacio, y, por supuesto, los electrodos de alta densidad energética permiten un almacenamiento mayor de energía, lo que mejora el rendimiento del vehículo dotándole de mayor autonomía, además de poder aportar una clara reducción de peso ofreciendo un rendimiento adecuado con módulos más pequeños.
- Los electrodos también afectan a la durabilidad de la batería, siendo algunos materiales de electrodos más resistentes al desgaste y a la degradación que otros, prolongando la vida útil de la batería y mejorando su estabilidad y rendimiento en momentos fríos o muy cálidos.
En definitiva, los electrodos deben ser cuidadosamente seleccionados y diseñados para obtener los mejores rendimientos posibles, cosa en la pujan todos los fabricantes actualmente en una industria sometida a un cambio constante en este sentido.
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