Seguridad de baterías de coches eléctricos: fuga térmica, protección y respuesta a incidentes

Un fallo de batería puede quedar localizado o propagarse por el paquete. La seguridad de la batería de un coche eléctrico depende de prevenir daños, interrumpir corrientes eléctricas peligrosas y limitar el calor y los gases liberados por una celda que falla.

Cómo pueden agravarse los fallos de batería

Un cortocircuito interno crea una conexión no deseada entre partes de una celda que deben permanecer eléctricamente separadas. Los daños en el separador pueden permitir un cortocircuito interno entre los electrodos y generar calor. Oak Ridge National Laboratory describe la función del separador para evitar cortocircuitos internos y cómo su fallo puede contribuir a la fuga térmica. Oak Ridge National Laboratory: función del separador y límites de cierre (2023)

Los defectos de fabricación, el aplastamiento o la perforación, el sobrecalentamiento y la sobrecarga pueden desencadenar el fallo de una celda. Estas causas se describen en una investigación del Gobierno británico sobre seguridad de baterías de iones de litio, aunque los productos estudiados son principalmente vehículos eléctricos pequeños. OPSS británica: mecanismos de fallo y protección de baterías de iones de litio

El sistema de gestión de batería supervisa la tensión, la corriente y la temperatura y puede intervenir cuando detecta condiciones anómalas. Un defecto que se desarrolla dentro de un electrodo puede apenas manifestarse en los sensores disponibles, por lo que la protección física sigue siendo necesaria incluso con supervisión.

Fuga térmica y propagación

La fuga térmica se produce cuando las reacciones que generan calor dentro de una celda se aceleran más deprisa de lo que ese calor puede evacuarse. El aumento de temperatura impulsa nuevas reacciones y libera la energía almacenada en la celda. La gestión térmica normal regula la temperatura de funcionamiento, pero puede ser incapaz de detener este proceso autosostenido.

La propagación es la extensión del fallo a otras celdas. El calor conducido por los materiales circundantes o transportado por gases calientes y material expulsado puede provocar fuga térmica en una celda vecina. Impedir esa transferencia puede limitar el incidente a la celda inicial. NASA: gestión de fallos y propagación en baterías de iones de litio

El comportamiento del fallo varía según la celda y el suceso. Un estudio de 2022 de Sharp y sus colaboradores ensayó celdas cilíndricas 18650, 21700 y de formato D mediante calentamiento, cortocircuitos internos y penetración de un clavo. Encontró diferencias en la liberación de calor y la expulsión de material según la geometría y el modo de iniciar el fallo. Eran experimentos con celdas, no una comparación de vehículos completos. Sharp et al. (2022): fuga térmica, geometría de celda y tipo de abuso

Liberación de gases y peligros diferidos

Una batería dañada puede liberar gases tóxicos e inflamables, y los daños físicos pueden causar un incendio inmediato o diferido. Por tanto, no hacen falta llamas visibles para que exista una situación peligrosa. La NHTSA recomienda tratar los componentes de alta tensión dañados como si estuvieran energizados. NHTSA: batería, carga y seguridad de vehículos eléctricos e híbridos

Un paquete que parece tranquilo tras un impacto sigue necesitando una evaluación adecuada. Las directrices británicas de recuperación de vehículos advierten de que la ausencia de señales visibles o de una temperatura superficial elevada no demuestra que una batería dañada carezca de riesgo térmico. Recogen algunos casos de vehículos que se incendiaron hasta tres semanas después de un accidente. Estos casos ilustran el posible retraso; no establecen un plazo máximo tras el cual un paquete dañado sea seguro. Ministerio británico de Transportes: recuperación de vehículos eléctricos

Cómo limita la protección las consecuencias

Prevenir daños y detectar fallos

La carcasa del paquete y la estructura circundante del vehículo protegen las celdas frente a objetos en la calzada y deformaciones por colisión, preservando el espacio de los ocupantes. El aislamiento eléctrico separa los conductores de alta tensión de la carrocería. Las funciones de vigilancia del aislamiento descritas en sistema de gestión de batería pueden detectar una pérdida de aislamiento y activar una advertencia o respuesta de protección.

Dentro de las celdas, el separador mantiene apartados los electrodos. Según el diseño, la protección adicional puede incluir un dispositivo de interrupción de corriente o una válvula de alivio de presión. La sección sobre protección a nivel de celda de formatos de celda explica estos dispositivos y sus diferencias según el formato; química de las celdas trata los materiales del separador y su comportamiento de cierre.

El BMS puede limitar la carga o descarga cuando las condiciones medidas superan los límites permitidos. Sus funciones detalladas de medición y control corresponden al capítulo del BMS; aquí, la distinción importante es que detectar un fallo y contener físicamente sus consecuencias requieren medidas diferentes. OPSS británica: mecanismos de fallo y protección de baterías de iones de litio

Interrumpir la corriente eléctrica

Los contactores son interruptores controlados que conectan la batería con los equipos de alta tensión del vehículo. Un fusible convencional interrumpe una corriente excesiva cuando su elemento se funde. Algunos diseños también utilizan un desconectador pirotécnico que corta un conductor al recibir la orden del sistema de control, por ejemplo durante una colisión. Texas Instruments: contactores y fusibles de desconexión de batería

Abrir los contactores puede aislar el paquete de los equipos externos. No descarga las celdas ni hace que sea seguro tocar las barras colectoras internas. Tampoco interrumpir una corriente externa elimina la energía química que alimenta las reacciones dentro de una celda que falla. El aislamiento de alta tensión y los trabajos dentro de un paquete requieren personal formado y procedimientos específicos del vehículo. NHTSA: batería, carga y seguridad de vehículos eléctricos e híbridos

Limitar la transferencia de calor y controlar el venteo

Las barreras térmicas y la separación pueden reducir el calor que alcanza las celdas vecinas. Otros materiales pueden absorber o distribuir el calor, reduciendo la exposición concentrada de una celda adyacente. La protección también debe gestionar el material caliente liberado por una celda que falla.

La investigación de la NASA sobre baterías para vuelos espaciales tripulados, incluidas naves y trajes espaciales, describe la gestión de las emisiones de las celdas, la transferencia de calor y la energía eléctrica que entra en una celda averiada como medidas complementarias para limitar la propagación. NASA: gestión de fallos y propagación en baterías de iones de litio

El venteo alivia la presión permitiendo que gases y material salgan de una celda o carcasa. También produce una descarga caliente y potencialmente inflamable que el paquete debe dirigir lejos de los ocupantes. La protección de una carcasa sellada contra la entrada de agua y sus medios de alivio de presión tienen finalidades distintas. Para el montaje físico y la integración de estos sistemas, consulta construcción del paquete de batería.

Qué demuestran los ensayos de seguridad

Los experimentos con celdas, los ensayos de abuso de paquetes y las pruebas de choque de vehículos completos examinan distintos aspectos de la seguridad. Un resultado útil identifica el diseño ensayado, las condiciones y los criterios de aceptación.

El Reglamento Técnico Mundial n.º 20 de la ONU ofrece un marco internacional para la seguridad operativa, la seguridad eléctrica tras una colisión y la seguridad frente a incendios de batería. Las normas nacionales y regionales aplican los requisitos mediante sus propios sistemas de homologación o conformidad. La norma definitiva FMVSS 305a de la NHTSA es una de esas aplicaciones; una referencia a un RTM no constituye por sí sola una homologación universal del vehículo. NHTSA: iniciativa de seguridad de baterías NHTSA: norma definitiva FMVSS 305a, diciembre de 2024

La serie 03 del R100 incluye requisitos de protección de los ocupantes frente a la propagación iniciada por un cortocircuito interno que provoca fuga térmica en una sola celda. La disposición de advertencia anticipada también se considera satisfecha si la propagación no crea una situación peligrosa para los ocupantes. Reglamento ONU n.º 100: serie 03 de enmiendas (2021) La serie 05 especifica un proceso de verificación mediante ensayos físicos o análisis de riesgos bajo condiciones definidas, con excepciones de advertencia cuando los ensayos prescritos no producen propagación o no pueden desencadenar fuga térmica. Estas disposiciones no garantizan un tiempo de evacuación en cada incidente real. Reglamento ONU n.º 100: serie 05 de enmiendas (EUR-Lex, 2026)

Euro NCAP indica que supervisa la desconexión de la batería, comprueba si hay tensión peligrosa en la carrocería y examina la batería en busca de intrusión, fugas de líquido, fuego o calor anormal. Estas observaciones aportan pruebas útiles sobre las condiciones de choque ensayadas. No determinan cómo se comportará el vehículo ante cualquier impacto o fallo de batería posible. Euro NCAP: ensayos de seguridad de vehículos eléctricos

Después de una advertencia, colisión o inundación

Mensajes de advertencia y señales de emergencia

Ante una advertencia de batería o carga sin señales de emergencia, sigue las instrucciones mostradas y el manual del vehículo. Un mensaje que exige detenerse inmediatamente requiere una respuesta distinta de un recordatorio de mantenimiento; solicita asistencia cualificada cuando se indique.

Si hay humo, fuego, salida de gases u otras señales de una posible emergencia de batería:

• Si conduces, detente de forma segura, sal del vehículo en cuanto sea seguro y aléjate suficientemente, sin exponerte al tráfico.
• Llama al número local de emergencias e indica que el vehículo es eléctrico.
• Mantente lejos del humo y los gases; desplázate a barlovento cuando sea posible.
• Evita las piezas eléctricas expuestas y los líquidos que se escapen. No intentes abrir, desconectar ni reparar la batería.

Estas acciones siguen los consejos públicos de la NHTSA y las directrices británicas sobre posibles eventos térmicos de batería. La extinción de incendios y la evaluación del sistema de alta tensión dañado corresponden a profesionales de emergencias formados. NHTSA: orientación sobre incidentes de baterías de alta tensión para propietarios e intervinientes Ministerio británico de Transportes: recuperación de vehículos eléctricos

Daños por colisión e inundaciones

Una desconexión por colisión puede interrumpir la conexión de la batería con cables externos mientras las celdas del paquete siguen dañadas. Solicita una evaluación profesional ante posibles daños en la batería, incluido un impacto importante en la parte inferior del paquete.

La exposición normal a la lluvia y la inmersión por inundación son situaciones diferentes. Una inundación puede exponer componentes eléctricos dañados al agua y a contaminantes, creando riesgos de descarga eléctrica e incendio diferido. Si sospechas daños en la batería tras una inundación, contacta con el concesionario o los servicios de emergencia y sigue sus instrucciones. NHTSA: batería, carga y seguridad de vehículos eléctricos e híbridos

Recuperación y almacenamiento

Informa al operador de recuperación de la colisión, inundación, advertencia de batería o incendio. La guía de respuesta a emergencias del vehículo exacto debe orientar a los profesionales sobre remolque y almacenamiento. Las guías de los fabricantes remitidas a la NHTSA cubren incendios, inmersión, fugas de líquidos, remolque y almacenamiento; las fichas de rescate ofrecen información más breve para usar en el lugar del incidente. NHTSA: guías de emergencia y fichas de rescate

Las directrices estadounidenses de la NHTSA desaconsejan aparcar un vehículo dañado con batería de iones de litio en un garaje o a menos de 50 pies (unos 15 m) de edificios, otros vehículos o materiales combustibles. NHTSA: batería, carga y seguridad de vehículos eléctricos e híbridos Si un vehículo sospechoso ya se encuentra así, mantén la distancia y pide instrucciones a emergencias o al operador de recuperación; no intentes moverlo tú mismo.

Los profesionales deben evaluar el lugar de almacenamiento, la separación y la vigilancia necesarias según el estado del vehículo. El movimiento puede agravar daños internos, y las directrices británicas recogen vehículos que se incendiaron durante su carga en el transporte. Ministerio británico de Transportes: recuperación de vehículos eléctricos

Transportar una batería dañada desmontada es una tarea distinta. Exige una evaluación conforme a las normas pertinentes sobre mercancías peligrosas; en Estados Unidos, la PHMSA considera que las baterías dañadas, defectuosas o retiradas del mercado presentan mayores riesgos de transporte. Estos requisitos de envío de baterías no sustituyen las instrucciones de recuperación del fabricante del vehículo. PHMSA: transporte de baterías de litio

Qué pueden comprobar los propietarios

Antes de un incidente, localiza las secciones de seguridad y mensajes de advertencia del manual y comprueba cómo contactar con la asistencia en carretera. Al comprar un coche eléctrico usado, pide al fabricante o concesionario que compruebe el número de identificación del vehículo para detectar llamadas a revisión pendientes y confirme la realización de las medidas necesarias.

Pregunta cómo se evaluarán y documentarán los posibles daños en los bajos o en la batería.

Para lo que sucede después del diagnóstico, consulta reparación, segunda vida y reciclaje de baterías. Para cobertura de defectos, garantías de capacidad y exclusiones por daños, consulta garantía de batería.