Cómo se ensambla una batería de litio: níquel, soldadura por puntos, aislamiento
Un paquete de batería de litio es un ensamblaje de decenas o cientos de celdas idénticas, conectadas mediante tiras metálicas soldadas por puntos, aisladas entre sí, supervisadas por un BMS y protegidas por una carcasa. Cada paso cuenta: una conexión subdimensionada se calienta, un aislamiento olvidado provoca un cortocircuito, una celda mal sujeta termina rompiéndose por las vibraciones. Esta guía describe cómo se construye un paquete para saber reconocer una batería bien hecha. Esto no es un manual de instrucciones: el ensamblaje de celdas de litio es un trabajo de profesionales equipados.
Lo esencial
- Las celdas de un paquete deben ser idénticas, de la misma referencia y emparejadas.
- Están conectadas por tiras de níquel, a veces reforzadas con cobre, soldadas por puntos en lugar de soldadas con estaño.
- El aislamiento entre celdas, grupos y carcasa es tan importante como las conexiones.
- El BMS está conectado a cada grupo de celdas y a sensores de temperatura.
- La sujeción contra vibraciones, la carcasa y los controles finales marcan la diferencia a largo plazo.
1. Elegir y emparejar las celdas
Todo comienza con celdas de marca, de la misma referencia, idealmente del mismo lote. Antes del ensamblaje, se controla su voltaje y, según los métodos del taller, su resistencia interna o su capacidad, para constituir grupos homogéneos. Una celda que se desvía de las demás trabajaría más, envejecería más rápido y limitaría toda la batería. La elección de las celdas se detalla en nuestra comparativa Molicel P45B, Samsung 50S, P42A o 40T.
2. La disposición y los soportes
Las celdas se colocan en soportes de plástico que las mantienen a una distancia regular. Esta separación evita que las envolturas rocen entre sí y deja un poco de aire entre ellas. La disposición sigue el esquema serie-paralelo: por ejemplo, 20 grupos en serie de 10 celdas en paralelo para una batería 20S10P. En un patinete, la forma de la plataforma a menudo impone una disposición a medida, en una o varias capas.
3. Las conexiones: níquel y cobre
Las celdas están conectadas por tiras metálicas. El níquel puro es el material de referencia: se suelda bien y resiste la corrosión. El acero niquelado, más barato, conduce mucho peor y se calienta más: no tiene lugar en una batería de potencia.
La sección de las tiras se calcula según la corriente. Para corrientes muy altas, se refuerza el níquel con una tira de cobre, mucho mejor conductor, sirviendo el níquel como interfaz de soldadura con la celda. Una conexión demasiado fina se calienta en cada aceleración, lo que hace envejecer a las celdas vecinas. Los principios de dimensionamiento coinciden con los de nuestra guía sobre cables y conectores de potencia.
4. La soldadura por puntos
Las tiras se fijan a las celdas mediante soldadura por puntos, también llamada soldadura por resistencia. Dos electrodos presionan la tira y envían un impulso de corriente muy corto y muy intenso. El metal se funde localmente en el punto de contacto, lo que crea una unión sólida en una fracción de segundo.
¿Por qué no un soldador de estaño? Porque una soldadura clásica calienta la celda durante varios segundos: el calor puede dañar la junta, el separador interno o la química de la celda. La soldadura por puntos aporta una energía importante pero muy localizada y breve. Su calidad depende del ajuste de la máquina, de la presión de los electrodos y del estado de las superficies: una soldadura demasiado débil se despega con las vibraciones, una soldadura demasiado fuerte puede perforar el fondo de la celda.
5. El aislamiento
En una celda cilíndrica, el polo positivo es un pequeño botón en el centro, y todo el resto de la envoltura metálica está conectado al negativo. Una tira de níquel que se deslice o una vibración que desgaste la envoltura puede, por tanto, crear un cortocircuito directo. Se colocan arandelas aislantes en los polos positivos, papel aislante entre los grupos de diferentes voltajes y en los bordes expuestos, y se controla que la envoltura plástica de cada celda esté intacta.
El aislamiento entre el paquete y la carcasa, a menudo metálica en un patinete, es igual de importante. Es una de las primeras cosas que miramos al abrir una batería de mala calidad.
6. El BMS y el cableado
El BMS está conectado a cada grupo de celdas mediante un cable de medición, llamado cable de equilibrado. Estos cables deben soldarse en el lugar correcto, en el orden correcto y protegidos contra tirones. Se colocan sensores de temperatura entre las celdas. Los cables de potencia de salida se sueldan en las tiras de los extremos con una sección adaptada, y luego se protegen con una funda. El papel del BMS se explica en nuestra guía sobre el BMS y el equilibrado.
7. Sujeción, protección y carcasa
Una batería de patinete sufre vibraciones permanentes y golpes. Por lo tanto, el paquete se mantiene mediante espumas o calzos, protegido por una funda termorretráctil o una envoltura, y luego se instala en la plataforma o en una carcasa dedicada. Según las máquinas, utilizamos una carcasa de aluminio, como en nuestra batería Performance 80 V para Nami Burn-E, una caja impresa en 3D o una carcasa a medida diseñada para la máquina.
Los controles finales
- voltaje de cada grupo de celdas, que debe ser homogéneo;
- verificación del BMS: lectura de todos los grupos, protecciones activas;
- prueba de carga y descarga, control del calentamiento de las conexiones;
- control del aislamiento entre el paquete y la carcasa.
| Signo de una batería bien hecha | Signo de alerta |
|---|---|
| Celdas de marca identificables | Celdas sin marcado o renombradas |
| Níquel puro, cobre para corrientes altas | Tiras finas de acero niquelado |
| Soldaduras regulares, varios puntos por contacto | Soldaduras con estaño en las celdas |
| Arandelas y papel aislante en todas partes | Níquel en contacto directo con las envolturas |
| Cables de equilibrado sujetos, BMS fijado | Cables sueltos, BMS que flota |
El consejo del taller
No abra una batería para «ver» o para repararla usted mismo: una herramienta que se deslice entre dos grupos es suficiente para provocar un cortocircuito de alta intensidad. Todas nuestras baterías de patinete se ensamblan en nuestro taller en Francia, exclusivamente con celdas de marca. El riesgo de un ensamblaje fallido se detalla en nuestra guía sobre el incendio de batería de litio.
Preguntas frecuentes
¿Se puede reparar una batería soldada por puntos?
Sí, por un profesional: se puede reemplazar un grupo de celdas o una conexión, retirando las soldaduras antiguas. Pero la intervención en un paquete cargado requiere método y material.
¿Por qué no utilizar celdas de recuperación?
Su historial es desconocido: la capacidad, la resistencia interna y el estado real varían de una celda a otra. Un paquete de celdas dispares se desequilibra y envejece rápido.
¿Es suficiente el níquel para una batería muy potente?
Para corrientes muy altas, el níquel solo se calentaría o requeriría secciones enormes. Entonces lo asociamos con el cobre, que transporta la mayor parte de la corriente.
¿Hay que ventilar una batería de patinete?
Una batería en una plataforma cerrada se enfría principalmente por conducción hacia el chasis. Lo más eficaz sigue siendo dimensionarla para que se caliente poco: celdas adaptadas a la corriente y conexiones generosas.