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Baterías de litio y temperatura: por qué el frío y el calor les acortan la vida
Una batería de iones de litio es una reacción química encerrada en una celda, y la temperatura decide a qué velocidad ocurre. Fuera de su franja cómoda rinde menos, envejece antes y, en el peor caso, se vuelve peligrosa. Esto es lo que conviene saber para diseñar, almacenar y transportar equipos que llevan baterías.
La franja cómoda: de 15 a 35 °C
Casi todas las celdas de iones de litio rinden y duran más entre 15 y 35 °C. En esa franja los iones se mueven con facilidad por el electrolito, la resistencia interna es baja y las reacciones secundarias que desgastan la celda avanzan despacio. Fuera de ella cada grado cuenta, y no de la misma manera por arriba que por abajo.
Frío: menos capacidad y un riesgo al cargar
Con frío el electrolito se vuelve más viscoso y la resistencia interna sube. La batería entrega menos capacidad y su tensión cae antes bajo carga: a −20 °C una celda típica puede quedarse en la mitad o en dos tercios de su capacidad nominal, según la química y la corriente que se le pida. Esa pérdida es en buena parte reversible: al calentarse, la capacidad vuelve.
Lo que no es reversible es cargar en frío. Por debajo de 0 °C los iones no se insertan bien en el ánodo de grafito y se depositan como litio metálico sobre su superficie, lo que se conoce como lithium plating. Ese litio ya no participa en la reacción, la celda pierde capacidad de forma permanente y, si crecen dendritas, puede llegar a cortocircuitarse por dentro. Por eso la mayoría de los fabricantes prohíben cargar por debajo de 0 °C y reducen la corriente de carga por debajo de unos 10 °C.
Calor: envejecimiento acelerado
Con calor ocurre lo contrario: la batería parece rendir mejor, pero envejece mucho más rápido. La capa que protege el ánodo crece, el electrolito se descompone y la celda pierde litio activo. Como regla práctica, la velocidad de envejecimiento aproximadamente se duplica por cada 10 °C por encima de unos 25 °C.
El calor es todavía peor si se combina con un estado de carga alto. Una batería guardada al 100 % y a 40 °C puede perder en meses la capacidad que, en fresco y a media carga, perdería en años. Y por encima de los límites del fabricante, en torno a 60 °C para la mayoría de las celdas, el riesgo ya no es solo el envejecimiento: si una celda alcanza la temperatura a la que sus reacciones internas se alimentan solas, entra en fuga térmica.
Resumen por franjas de temperatura
| Temperatura de la celda | Qué ocurre | Qué hacer |
|---|---|---|
| Por debajo de 0 °C | Capacidad reducida; cargar provoca depósito de litio | No cargar; precalentar antes |
| De 0 a 15 °C | Rinde menos y la carga es más delicada | Cargar con corriente reducida |
| De 15 a 35 °C | Zona óptima | Operar y cargar con normalidad |
| De 35 a 45 °C | Envejecimiento acelerado | Ventilar y evitar cargas al 100 % |
| Por encima de 45 °C | Fuera de especificación en muchas celdas; degradación rápida | Detener la carga y refrigerar |
Almacenamiento y transporte
Para guardar una batería mucho tiempo, lo ideal es dejarla entre el 30 y el 50 % de carga, en un lugar fresco y seco. Para transportarla manda la normativa: las celdas y baterías deben haber superado los ensayos UN 38.3 (altitud, ciclos térmicos, vibración, choque, cortocircuito y sobrecarga), y para las baterías de iones de litio que se envían solas por vía aérea, IATA limita el estado de carga al 30 %.
Durante el viaje, el enemigo es el contenedor que se queda al sol en una explanada o la bodega que baja de cero. Un equipo con baterías que viaja en una caja sin aislar puede pasar por las dos situaciones en una misma semana.
Cómo lo resolvemos en un equipo o en un contenedor
- Aislamiento y, cuando hace falta, climatización o calefacción con termostato para mantener las baterías en su franja.
- Ventilación filtrada y separación entre módulos para que el calor no se acumule.
- Registro de temperatura durante el transporte, para saber qué condiciones ha soportado cada batería.
- Bancadas amortiguadas, porque la vibración y los golpes también dañan las celdas y sus conexiones.
- Una lógica de carga que bloquea la carga en frío y la reduce con calor.