- Una celda de ion-litio trabaja en su mejor punto entre 15 y 35 °C. Por debajo pierde capacidad de carga; por encima acelera su envejecimiento químico.
- La batería no solo recibe calor del ambiente: lo fabrica ella misma. El calor generado crece con el cuadrado de la corriente, de modo que multiplicar por 1,6 la corriente máxima de carga multiplica por 2,5 el calor a evacuar.
- La refrigeración líquida de nuestra última generación de baterías reduce en torno a un 90 % la resistencia térmica interna del conjunto frente al aire de los LEAF de la década pasada.
- Nuestro sistema alterna dos modos de refrigeración y anticipa la exigencia del trayecto leyendo la ruta del navegador, lo que permite sostener la velocidad de carga rápida también en verano.
Barcelona – La batería de un coche eléctrico no es un depósito, es un reactor electroquímico que trabaja bien dentro de una estrecha ventana de temperatura. En julio, en España, el asfalto de una estación de servicio supera con facilidad los 50 °C mientras el conductor recarga a 150 kW después de dos horas de autopista. Ese instante concentra todo lo que la ingeniería térmica de un vehículo eléctrico tiene que resolver. Nissan lleva quince años midiendo qué ocurre exactamente ahí, con datos de coches de clientes, y ese conocimiento es el que fija cuánta refrigeración necesita cada modelo.
Una batería tiene una ventana térmica, y es más estrecha de lo que parece
Una celda de ion-litio ofrece su mejor combinación de prestaciones y vida útil aproximadamente entre 15 y 35 °C. Es el rango que el National Renewable Energy Laboratory estadounidense fija como temperatura de operación deseable en sus trabajos de diseño térmico de baterías de tracción. Fuera de él la celda no deja de funcionar, pero funciona peor, y por motivos distintos en cada extremo.
Por debajo, la química se vuelve lenta. El electrolito conduce peor los iones, la resistencia interna sube y la celda acepta mucha menos potencia de carga de la que sería capaz de entregar en descarga. Por eso un coche eléctrico frío recorta la potencia de carga rápida: es la forma de evitar que el litio se deposite como metal sobre el ánodo en lugar de insertarse en él, un daño que ya no se recupera.
Por encima, el problema no es la potencia, es el tiempo. Las reacciones parásitas que consumen litio útil crecen de forma exponencial con la temperatura, no proporcional. Diversos estudios científicos sobre celdas comerciales documentan la magnitud de ese efecto: celdas almacenadas durante trescientos días perdieron un 4,8 % de capacidad a 10 °C, un 6,5 % a 25 °C y un 13,3 % a 45 °C. El envejecimiento se duplica largo entre las dos temperaturas altas.
Conviene deshacer aquí un malentendido frecuente. El frío en sí no envejece una batería (en reposo y a baja temperatura, el envejecimiento calendario es lento). Lo que daña es cargar en frío sin limitar la potencia. El calor, en cambio, envejece la celda incluso con el coche parado.
El calor no solo llega de fuera: la batería lo fabrica
La generación de calor de una celda responde a la ley de Joule: el calor disipado es proporcional a la resistencia interna y al cuadrado de la corriente que la atraviesa. Es una relación cuadrática, y ahí está la clave del dimensionamiento.
La comparación entre dos generaciones de nuestra propia batería lo ilustra perfectamente. La segunda generación del LEAF, presentada en 2017, admitía una corriente máxima de carga de 250 A. La tercera que presentamos ahora, admite 400 A. Para una misma resistencia interna, ese salto de 1,6 veces en corriente significa 2,5 veces más calor generado en el mismo volumen y en el mismo instante.
A eso se suman dos efectos menos evidentes. El primero es de geometría: una celda de mayor densidad energética concentra más energía en menos volumen, genera más calor por unidad de volumen y tiene proporcionalmente menos superficie para evacuarlo. El segundo es de conductividad: los estudios de caracterización térmica miden que una celda de ion-litio conduce el calor unas cien veces peor en la dirección perpendicular al apilamiento, que es justamente la que lleva el calor del corazón de la celda hasta la superficie refrigerada, que a lo largo de las láminas.
Hay además un peaje de arquitectura que la celda aislada no muestra. En los ensayos de caracterización térmica de NREL publicados en 2024, un módulo genera en torno a un 20 % más de calor por celda que la misma celda medida por separado, y el origen son las interconexiones. El diseño térmico no depende solo de la química: depende del módulo y del paquete.
Cuánta refrigeración necesita una batería
En Nissan tratamos la refrigeración de la batería como una dosis. La pregunta correcta nunca es si un coche lleva refrigeración líquida, sino cuánta capacidad de evacuación de calor necesita ese coche concreto para garantizar lo que promete.
Ese cálculo depende de un conjunto de variables que hay que resolver a la vez:
- La energía útil del paquete y su masa térmica, que determinan cuánto sube la temperatura para un mismo calor generado.
- La corriente máxima de descarga en uso real y la resistencia interna de la celda elegida, que juntas fijan el calor a evacuar.
- El tipo y el formato de celda, y la tensión del sistema, que condicionan la corriente necesaria para una misma potencia.
- La curva de carga rápida que queremos garantizar y durante cuántos minutos queremos sostenerla, incluso encadenando paradas.
- El precondicionamiento, que no evacúa calor, pero decide a qué temperatura llega la batería al momento crítico.
- El clima y el uso previstos, que son los que convierten todo lo anterior en un requisito y no en un supuesto.
Sobredimensionar tampoco es gratis. En los mismos ensayos de NREL, un sistema capaz de disipar 3 kW de calor añade del orden de 5 kg al conjunto, y un sistema dimensionado para los 15 kW que exige la carga extremadamente rápida llegaría a suponer alrededor del 5 % de la masa de las celdas del paquete. A eso se añaden componentes, volumen y el consumo eléctrico del propio sistema, que también sale de la batería.
De ese cálculo salen soluciones distintas, y nuestra propia gama lo demuestra. Las dos primeras generaciones del LEAF refrigeraron su batería por convección natural. El Nissan Sakura, nuestro kei car eléctrico para el mercado japonés, usa un enfriador por refrigerante que prioriza la compacidad. El Ariya introdujo el control térmico por líquido con un mecanismo de espesor mínimo, resuelto para no comerse altura del paquete y ganar 2,3 veces más energía por milímetro de grosor que el Leaf e+. La tercera generación del LEAF integra ese circuito con el de la cadena de tracción y el del cargador de a bordo.
Lo que hemos aprendido con las dos primeras generaciones de LEAF
Ser los pioneros en la movilidad eléctrica para el mercado generalista y contar con más de 700 000 clientes alrededor del globo han generado una gran cantidad de datos muy valiosos para los ingenieros de cara a la concepción de la tercera generación del LEAF.
La convección natural resolvía el balance térmico previsto para un coche de 24 kWh y 50 kW de carga, como era el LEAF de primera generación (2010) concebido para un uso mayoritariamente urbano. Lo que cambió no fue la física, fue el uso: cada aumento de autonomía trajo más kilómetros de autopista, y la autopista trae cargas rápidas seguidas.
En la segunda generación de LEAF, lanzada en 2017, en viajes largos por autopista con cargas rápidas encadenadas, la temperatura de la batería subía con cada recarga y la velocidad de carga tendía a caer a partir de la segunda. Lo publicamos con esas palabras en el Nissan Technical Review nº 88, en 2022, al presentar el sistema de control térmico del Ariya.
Por eso el dimensionamiento térmico de la tercera generación no parte de un ciclo teórico. Parte de la distribución real de temperaturas de batería al arrancar y al terminar cada trayecto, del reparto geográfico de esos trayectos y de las distancias efectivamente recorridas, acumulados durante quince años de flota. El objetivo de refrigeración se fija cruzando esa distribución con la curva de temperatura frente a vida útil de la celda.
¿Qué hace nuestro sistema térmico cuando aprieta el calor?
La refrigeración líquida cambia el orden de magnitud del problema. Frente al aire de los LEAF de la década pasada, reduce en torno a un 90 % la resistencia térmica interna del conjunto, de modo que el mismo calor generado produce mucho menos incremento de temperatura dentro del paquete.
Sobre esa base trabajan dos decisiones inteligentes. La primera es elegir cómo se enfría: cuando la exigencia es alta, el sistema recurre al circuito de refrigerante a través del chiller; cuando basta con menos, refrigera con el radiador aprovechando el aire de marcha, sin consumir potencia del compresor del climatizador. La segunda es elegir cuándo actuar, leyendo la ruta fijada en el navegador para estimar la carga del trayecto a partir de pendientes, velocidad media real, tráfico y uso de la climatización.
La consecuencia práctica en verano es directa. Durante una carga rápida, la potencia admisible se controla siempre con un margen de temperatura de seguridad. Si el sistema predice que el tramo posterior a la carga será de baja exigencia térmica, ajusta temporalmente la temperatura admisible de la batería y mantiene la velocidad de carga en lugar de recortarla.
El paquete está además aislado del exterior. La cara inferior de la batería no recibe flujo de aire de marcha: entre el paquete y el protector inferior hay una cámara de aire independiente que lo desacopla del ambiente. Una vez que la temperatura se controla de forma activa, el aire exterior deja de ser una ayuda y pasa a ser una perturbación.
Ese requisito no se fija en abstracto. España es uno de los mercados térmicamente más exigentes en los que vendemos, con cuatro meses de calor sostenido, desplazamientos largos por autopista en las semanas de mayor temperatura y una red de recarga que se usa a pleno sol. Nuestra sede comercial y nuestro centro de I+D para Europa están en Barcelona, y el uso español forma parte del listón que el sistema tiene que superar.
"En España probamos nuestros coches en un verano que no perdona. Aquí el calor no es un caso extremo de laboratorio, es la condición normal durante cuatro meses, y nuestros clientes esperan que su coche cargue igual de rápido en agosto en Sevilla que en marzo en Bilbao. Explicar cómo dimensionamos la refrigeración es explicar por qué esa expectativa es razonable". Abel Simón, responsable de Comunicación de producto de Nissan en España.
¿Qué puede hacer el conductor en verano?
El coche resuelve solo la mayor parte del problema. Nuestras recomendaciones oficiales de uso más severas están recogidas en los manuales de los LEAF de primera y segunda generación, coches que confiaban la temperatura de su batería al aire, sin refrigeración activa. Son el techo máximo de cuidado que se le puede pedir a un conductor, y por eso siguen siendo válidas para cualquier coche eléctrico, lleve el sistema térmico que lleve.
- Aparcar en lugares frescos, fuera de la luz solar directa y lejos de fuentes de calor.
- Dejar que el vehículo y la batería se enfríen tras el uso antes de cargar.
- Evitar temperaturas de batería altas sostenidas, como las que produce la exposición prolongada a ambiente muy caluroso.
- Evitar exponer el vehículo a temperaturas ambiente extremas durante periodos prolongados, y no dejarlo más de catorce días con la carga a cero o cerca de cero.
- A esas cuatro añadimos dos decisiones de uso que tienen efecto medible en verano:
- Fijar el destino en el navegador antes de salir, incluso en trayectos conocidos. Sin ruta, el sistema reacciona; con ruta, anticipa.
- Preclimatizar el habitáculo con el coche enchufado. Enfriar un interior a 55 °C cuesta energía; si esa energía sale de la red, la autonomía sale intacta y la batería empieza el viaje sin carga térmica añadida.
FAQ
¿El calor estropea la batería de un coche eléctrico?
El calor no la estropea de forma súbita, pero acelera su envejecimiento químico. Una batería de ion-litio pierde capacidad más deprisa cuanto más tiempo pasa a temperatura alta, y por eso los coches eléctricos modernos incorporan sistemas de acondicionamiento térmico que la mantienen dentro de su ventana de trabajo.
¿Cuál es la temperatura ideal para una batería de coche eléctrico?
Una celda de ion-litio ofrece su mejor combinación de prestaciones y vida útil aproximadamente entre 15 y 35 °C, el rango que el National Renewable Energy Laboratory fija como temperatura de operación deseable en el diseño térmico de baterías de tracción.
¿Se pierde autonomía en verano?
Sí, aunque bastante menos que en invierno. Con calor moderado la pérdida es pequeña. Con calor extremo sí es visible: un estudio sobre 345.622 trayectos reales de 300 coches eléctricos en el área de Phoenix midió un aumento del consumo del 28,4 % y una caída de autonomía del 16 % en los trayectos realizados entre 46 y 50 °C frente a los realizados entre 26 y 30 °C.
¿Por qué en un coche eléctrico la segunda carga rápida seguida puede ser más lenta que la primera?
Porque la batería llega caliente a la segunda parada. La carga rápida genera calor dentro de la celda, y si ese calor no se evacua a la misma velocidad a la que se produce, el sistema reduce la potencia admitida para proteger la batería. Es exactamente el problema que resuelve un circuito de refrigeración líquida bien dimensionado: en el nuevo Nissan LEAF, el control térmico mantiene la velocidad de carga en paradas encadenadas.
¿Qué es el preacondicionamiento de la batería?
Es llevar la batería a la temperatura óptima antes de llegar al cargador, en lugar de esperar a que llegue como llegue. En los nuevos Nissan LEAF, Nissan Ariya y Nissan MICRA el sistema lo hace de forma automática cuando el conductor fija el destino en el navegador y la ruta incluye un punto de carga rápida.
¿Todos los coches eléctricos necesitan refrigeración líquida de la batería?
No. La refrigeración necesaria depende de la energía del paquete, de su masa, de la corriente de carga y descarga, del tipo de celda y de la curva de carga que se quiera garantizar. Una batería pequeña con corrientes moderadas y uso urbano puede resolverse con aire; un paquete grande pensado para viajar y recargar fuerte varias veces necesita un circuito líquido.
¿Es mejor dejar el coche cargado al 100 % o a media carga si va a estar parado en verano?
Para paradas largas, un estado de carga intermedio envejece menos. En ensayos de laboratorio, celdas almacenadas trescientos días perdieron un 7,5 % de capacidad al 50 % de carga frente a un 11,8 % al 100 %. Nissan sí recomienda expresamente no dejar el vehículo más de catorce días con la carga a cero o cerca de cero.
¿Refrigerar más es siempre mejor?
No. Un sistema de refrigeración añade masa, componentes, volumen y consumo eléctrico propio. En los ensayos de NREL, un sistema capaz de disipar 3 kW añade del orden de 5 kg, y uno dimensionado para 15 kW llegaría a suponer alrededor del 5 % de la masa de las celdas. El objetivo de ingeniería no es refrigerar mucho, es refrigerar lo suficiente para el uso real del vehículo.
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Acerca de Nissan en España
Nissan es una marca líder en el mercado español de la automoción, que destaca por ser pionera de la electrificación, con modelos como el Nissan LEAF, y por su posición de referencia en el segmento SUV, con el Nissan Qashqai. Su gama combina innovación, eficiencia y adaptación a las nuevas necesidades de movilidad, con más de un millón de vehículos en circulación en España. La compañía cuenta con una red de casi 200 puntos de venta y postventa que garantizan una amplia cobertura y una experiencia de cliente de calidad. Nissan tiene su sede corporativa en Barcelona y un centro de I+D para Europa, reforzando su papel en innovación.
Nissan mantiene actividad industrial en España con centros en Ávila, dedicado a recambios y componentes, y en Los Corrales de Buelna (Cantabria), donde produce piezas para modelos Nissan y para otros clientes industriales.
Para obtener más información sobre los productos, servicios y el compromiso de Nissan con la movilidad inteligente, visite nissan.es.
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Fuentes:
- Wang, Danilov, Chen, Eichel y Notten, Journal of Energy Storage, vol. 101 (2024), art. 113819. Celdas cilíndricas comerciales 18650 almacenadas al 50 % de carga. Dato de referencia general sobre celdas de ion-litio, no correspondiente a ninguna batería de Nissan.
- Bandhauer, Garimella y Fuller, Journal of The Electrochemical Society, vol. 158 (2011), R1. Miden unos 34 W/(m·K) a lo largo del apilamiento frente a unos 0,33 W/(m·K) en la dirección perpendicular. Dato de referencia general sobre celdas de ion-litio.
- Parker, Kuby, Liu y Stechel, Applied Energy, vol. 380 (2025), art. 125051. Análisis de 345.622 trayectos de 300 vehículos eléctricos de 278 clientes en el área de Phoenix (Arizona) entre mayo de 2020 y agosto de 2022. Flota multimarca, no correspondiente a vehículos de Nissan.
- Wang, Danilov, Chen, Eichel y Notten, Journal of Energy Storage, vol. 101 (2024), art. 113819. Dato de referencia general sobre celdas de ion-litio.
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