LA TECNOLOGÍA DE LAS BATERÍAS DE TESLA Y SU APLICACIÓN EN OTRAS INDUSTRIAS

La introducción del Roadster en 2006 convirtió a Tesla en líder del mercado de vehículos eléctricos. Desde entonces, amenazan el monopolio de los vehículos de combustión interna (CI). La capacidad de producir vehículos eléctricos que pueden llegar más lejos con una sola carga, junto con las revolucionarias características de seguridad y conducción autónoma, han llevado a Tesla a la vanguardia de la tecnología de vehículos eléctricos y baterías. 

En este artículo, explicamos la tecnología de las baterías de Tesla y su diferencia con la competencia. Así como su papel en aplicaciones fuera del ámbito general de la tecnología de los vehículos eléctricos

Cómo funciona la tecnología de las baterías de Tesla

Los paquetes de baterías de Tesla tienen fama de ser prácticamente libres de mantenimiento y económicos de cargar. Con su configuración de CC de carga rápida, se recargan rápidamente y además incluyen la flexibilidad que ofrecen los paquetes de baterías en cuanto a su diseño modular. Por ello, Tesla ha podido ofrecer opciones de autonomía estándar y ampliada para sus vehículos. El paquete de baterías de Tesla difiere considerablemente en su diseño y química en comparación con sus competidores como el Chevrolet Bolt, el BMW i8 o el Nissan Ariya. 

En cuanto a la química de las baterías, todos los fabricantes de vehículos eléctricos suelen utilizar la arquitectura básica de la batería de iones de litio (Li-ion). Tesla utiliza la química LINiCoAlO2 (Litio Níquel Cobalto Aluminio) porque ofrece la mayor densidad de energía dentro de varias químicas de la arquitectura de iones de litio, longevidad y el mejor rendimiento de carga de su clase. El Chevrolet Bolt y la serie I de BMW utilizan la química LiNiMnCoO2 (Litio Níquel Manganeso Cobalto), que tiene una menor densidad de energía en comparación con la química de Tesla, pero que generalmente se considera una opción más segura, especialmente a altas temperaturas. 

Evolución de las baterías de Tesla

La evolución de la batería de Tesla puede dividirse en tres fases o evoluciones de diseño. En 2009, la primera fase de los paquetes de baterías se introdujo en el Tesla Roadster y el Model S. La segunda fase se introdujo desde 2016 hasta 2018 en el Model S Gen 2 y el Model X. La tercera, y hasta ahora la más reciente, se introduce en el Model 3. 

En la primera fase, Tesla utilizaba la batería 18650 de Panasonic, que tiene aproximadamente de 10.5 a 11.5 g de cobalto y un ánodo de grafito puro. A medida que el diseño avanzaba de la primera a la tercera fase, se redujo la cantidad de cobalto y se cambió el material del ánodo de grafito puro a una combinación de grafito y silicio. La razón se debe principalmente al precio del cobalto, que es hasta ahora el material más caro utilizado en las baterías de los vehículos eléctricos y ha sido el principal factor del elevado precio de los vehículos de Tesla. 

Gracias a la introducción del silicio en la construcción del ánodo de las baterías de Panasonic, Tesla consiguió mejorar la densidad energética de los paquetes de baterías. Una cosa que hay que recordar aquí es que, aunque el ánodo de silicio puro tendría sentido para los paquetes de baterías de mayor densidad energética, el silicio se expande entre un 350 % y un 390 % entre un ciclo completo de carga y descarga, pero el grafito solo se expande menos del 10 %, manteniendo así la integridad estructural de los paquetes de baterías y evitando que las baterías de iones de litio tengan fugas. 

El Model 3 introdujo la fase 3 de evolución de las baterías de Tesla, en la que se utilizó la batería 21700 de Panasonic, ligeramente más grande. Esto utiliza menos cobalto en comparación con las fases 1 y 3, pero sigue utilizando un ánodo híbrido de grafito y silicio similar al de la fase 2 de la evolución de la batería. 

Diseño modular del paquete de baterías de Tesla frente al diseño personalizado de los competidores

Otra forma importante en la que las baterías de Tesla se diferencian de las de la competencia es la filosofía de utilizar celdas de batería individuales conectadas en paralelo y en serie. Se ensamblan en un paquete de baterías a diferencia de un paquete de baterías a medida, como las baterías prismáticas en el BMW i3 o las baterías de bolsa utilizadas en el Chevrolet Bolt. La razón es la flexibilidad y la rentabilidad que ofrece el ensamblaje de estas pequeñas celdas de batería, así al conectar más celdas de batería en paralelo, Tesla aumenta la capacidad de la batería ofreciendo las versiones estándar y de autonomía extendida del Model 3. 

Otra razón es la mejora de la homogeneidad entre los vehículos, ya que las celdas de la batería Panasonic 21700, utilizadas en el Model 3, también se emplean en el Tesla Power wall (soluciones energéticas para el hogar), el Model X, el Model Y, incluyendo el Cyber Truck. 

Electric Duct HeaterAplicaciones en la industria de la climatización

Se ha debatido mucho, y Elon Musk lo ha anunciado públicamente, sobre la aplicación de la tecnología de las baterías de Tesla en el sector de la calefacción, la ventilación y el aire acondicionado (HVAC). Esto se combinará con la tecnología de bomba de calor desarrollada por Tesla para el Model Y, y con filtros HEPA. Están diseñados a una escala tal que Tesla afirma que los vehículos eléctricos que produce pueden funcionar en el “modo de la defensa contra las armas biológicas”. Esto funciona en conjunto con el techo solar de Tesla para proporcionar carga al paquete de baterías de Tesla (Powerwall). A su vez, esto hace funcionar la bomba de calor de Tesla para el sistema de climatización, proporcionando la energía necesaria a los dispositivos de la casa inteligente que pueden ser vástagos de la tecnología de conducción autónoma que Tesla desarrolló para sus vehículos eléctricos. 

Esto no parece una idea descabellada, sino más bien una integración realista a nivel de sistema, con lo que Tesla se aventurará en los sistemas de construcción de viviendas e infraestructuras. 

Aplicaciones en herramientas de perforación

Otro sector clave que puede beneficiarse de la tecnología de baterías de Tesla es el de las herramientas de imagen y registro de fondo de pozo. Históricamente, las empresas de servicios petrolíferos han desarrollado su propia tecnología de iones de litio para hacer frente a los desafíos de la alta presión, los fuertes golpes y las vibraciones, la alta temperatura y la capacidad de ofrecer un mayor tiempo de permanencia en la estación, lo que solo es posible mediante la mejora de la densidad energética de los paquetes de baterías. 

El innovador sistema de refrigeración y el sistema de gestión de la batería (BMS) de Tesla pueden ofrecer un cambio radical en cuanto a rendimiento, resistencia y seguridad. Lo hace ofreciendo un sistema superior de refrigeración y gestión que puede gestionar el paquete de baterías hasta las celdas individuales y desconectarlo en caso de fallo. 

Aplicación en las herramientas eléctricas

Normalmente, las herramientas eléctricas como las llaves de impacto, los taladros eléctricos y las sierras circulares utilizan baterías de iones de litio. Esta tecnología está plagada de baterías pesadas, baja capacidad de carga y falta de fiabilidad. 

Una de las ventajas de los paquetes de baterías de Tesla es su construcción modular. Las pilas individuales pueden conectarse en serie para proporcionar la tensión necesaria, o en paralelo para proporcionar la capacidad requerida. Esta arquitectura modular alivia algunos problemas a los que se enfrentan los fabricantes de herramientas eléctricas, proporcionando una solución de bajo coste con un rendimiento superior. 

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