En los últimos dos meses, tres coches eléctricos Modelo S de Tesla Motors se han incendiado después de que sus paquetes de baterías de ión-litio sufrieran daños. La semana pasada, la Administración Nacional de Seguridad Vial de EEUU señaló que investigaría si el Modelo S de Tesla tiene que ser modificado para evitar nuevos incendios.
En dos de los casos, los coches habían rodado sobre objetos metálicos de gran tamaño a una velocidad de carretera, y el tercer coche chocó contra un muro de hormigón. Nadie resultó herido: un sistema de alerta permitió a los conductores detener el coche y salir antes de que el humo comenzara a salir del paquete de batería, cuyo diseño también redujo la propagación del fuego, que nunca llegó a los compartimientos de pasajeros. Tesla ha señalado que va a cubrir los incendios en su garantía, por lo que los propietarios no se verán afectados económicamente. Además, el fundador de Tesla, Elon Musk, sostiene que los incendios son todavía muy poco frecuentes.
Aun así, los incidentes han llamado la atención sobre la seguridad de las baterías utilizadas en los vehículos eléctricos. Estos son sólo los ejemplos más recientes de incendios de baterías de ión-litio en vehículos eléctricos, pero se han producido incendios en el Volt de Chevy y el enchufable Karma de Fisker. El 787 Dreamliner de Boeing fue detenido en tierra debido a problemas con sus nuevas baterías de ión-litio.
Existen riesgos inherentes al almacenar suficiente energía para propulsar un coche de dos toneladas a 120 kilómetros por hora durante centenares de kilómetros. Y, en cualquier caso, cada año se incendian miles de coches de gasolina. En principio esos riesgos se pueden controlar a través del diseño estructural y la refrigeración. Pero, ¿podría mejorarse la seguridad de las propias células de la batería de ión-litio?
Los paquetes de baterías para vehículos eléctricos contienen cientos de miles de células de batería, y cada una contiene a su vez un electrolito líquido inflamable. Controlar los riesgos de incendios en las baterías de ión-litio se reduce a dos cosas: evitar que el electrolito prenda fuego, y evitar que el fuego se propague si finalmente ocurre.
Sin embargo, las propias células de la batería de ión-litio a veces pueden generar suficiente calor para prender el electrolito en un proceso conocido como fuga térmica. Los cortocircuitos entre los dos electrodos en una célula de batería, por ejemplo, pueden calentar los electrodos. Si estos electrodos se calientan demasiado, el calor puede provocar reacciones químicas que generen más calor rápidamente hasta que los electrolitos estallen en llamas. Esto parece ser lo que ha sucedido en los incendios de Tesla, cuando el daño en las baterías provocó cortocircuitos que condujeron al embalamiento térmico.
Los cortocircuitos pueden producirse por defectos de fabricación, aunque los fabricantes de baterías han mejorado muchísimo a la hora de prevenirlos. Cuando las baterías se utilizan según fueron diseñadas, sólo se produce un fuego por cada 100 millones de células de baterías de ión-litio existentes, señala el profesor de física y química en la Universidad de Dalhousie (Canadá) Jeff Dahn. Tesla también protege la formación de eventos de fuga térmica con un extenso sistema de refrigeración líquida diseñado para enfriar las células tan rápido que si una célula se incendia, no ocurra lo mismo con sus vecinas.
Sin embargo, si se dañan múltiples células, el sistema de enfriamiento podría no ser suficiente. "Si el paquete de Tesla se daña gravemente por un gran impacto procedente de un objeto de metal que traspase el paquete, en la mayoría de los casos probablemente se produzca un incendio", afirma Dahn.
Tesla protege aún más el paquete de batería mediante una placa de 0,6 centímetros de espesor de aluminio endurecido. En muchos casos, esto parece funcionar. El Modelo S obtuvo las más altas calificaciones de seguridad de la Administración Nacional de Seguridad del Tráfico en Autopistas de EEUU después de las pruebas de choque. Pero la protección no resultó ser suficiente en el caso de los incendios.
Tesla también ha incluido un cortafuegos entre el paquete y el habitáculo de los pasajeros. "Este cortafuegos está diseñado de modo que incluso si el paquete entra en embalamiento térmico, no penetre en la cabina de pasajeros", señala Musk.
Desde los accidentes, Tesla ha enviado una actualización de software que cambia la configuración de la suspensión del Modelo S para que el paquete de batería esté más alejado del suelo a velocidades de carretera, por lo que es menos probable que sufra golpes de trozos de metal como el que provocó los dos incendios.
Más allá de hacer que los paquetes de baterías sean más seguros, también es posible hacer que las propias células sean más seguras mediante el uso de materiales de electrodo que almacenen menos energía, pero que puedan soportar temperaturas más altas antes de que comience una fuga térmica. Otros fabricantes de automóviles ya lo han hecho, pero los paquetes de baterías resultan más costosos. No está claro que Tesla haya seleccionado materiales de electrodos para mejorar la seguridad de las células individuales.
Musk asegura que sería posible aumentar el espesor de la chapa de aluminio que protege el paquete de baterías. Pero eso añadiría un peso considerable que perjudicaría el rendimiento del coche y reduciría su alcance tras cada recarga. Además, no cree que esto vaya a ser necesario, ya que las medidas de seguridad vigentes han logrado proteger a los conductores, y espera que no se produzcan muchos incendios.
En última instancia, incluso podría ser posible reemplazar el electrolito inflamable por uno no inflamable, pero este tipo de baterías han demostrado ser difíciles de desarrollar (ver "Baterías de estado sólido", "La batería del coche eléctrico podría ser parte de su carrocería" y "Un truco para fabricar baterías más seguras hace más asequibles los vehículos eléctricos").