En esta sección, le ofrecemos información sobre  baterías que puede resultarle   interesante.

 

 ¿Que es una Batería?:

            Generalmente denominamos batería (pack) a un grupo de elementos (células o celdas), normalmente conexionados en serie para alcanzar la tensión requerida. En algunos casos, como en las baterías de litio para los teléfonos móviles, es solo una célula.

Una batería de 1000 mAh es capaz de  entregar una corriente de 1000 mA (1A) durante una hora, ó 10 A durante 1/10 de hora, etc; este valor que trae impreso es el "C" al cual hacemos referencia mas adelante.

Pueden ser no recargables (primarias o pilas) o recargables. En español lo más habitual es utilizar el término batería para las recargables y pilas para las no recargables.

Existen diferentes tecnologías dependiendo de su química:

 

Baterías de Plomo:

          El tipo de acumulador más usado en el presente dado su bajo costo, es la batería de plomo con electrolito de ácido sulfúrico. En ella, los dos electrodos están hechos de plomo y el electrolito es una solución de agua destilada y ácido sulfúrico. La llamamos batería Pb-ácido, usando el símbolo químico para el plomo (Pb). 

La tensión nominal de cada celda o vaso es de 2V, por lo que es necesario conectar  6 celdas para conseguir 12V, que es la más habitual. 

La descarga de las baterías de plomo-ácido trae aparejado un depósito de sulfato de plomo en ambas placas. Normalmente este depósito está constituido por pequeños cristales, que se descomponen fácilmente durante el proceso de carga. Si, por el contrario, la batería ha sido descargada repetidas veces por debajo del mínimo especificado, o permanece descargada por largo tiempo, el tamaño de los cristales crece, y sólo una parte de ellos interviene en el proceso de carga. Esto se traduce en una disminución de la superficie activa del electrodo, disminuyendo la capacidad de almacenaje. Este fenómeno se lo conoce con el nombre de sulfatación de la batería.

Existen diferentes tecnologías de fabricación: 

Electrolito liquido como la utilizadas en lo coches. 

Estanca AGM. (Absorción Glass Mat), donde el ácido se absorbe mejor y más rápido por las placas de plomo de la batería, ya que una delgada manta de fibra de vidrio o algodón inmoviliza el ácido entre ellas.

Estanca de GEL, que son baterías plomo-ácido donde el electrolito no es líquido, pero si gelíficado. Con eso, hay menos evaporación y un aumento de la vida útil, garantizando un número mucho mayor de ciclos de cargas y descargas. Estas baterías soportan descargas profundas y ambientes con vibraciones, golpes y altas temperaturas. Las baterías de GEL deben cargarse con tensiones más bajas, por eso el cargador debe estar correctamente ajustado para ese tipo de baterías. Son más caras, pero duran mucho más, y en un largo plazo logran ser una óptima elección.

Baterías de Níquel Cadmio:

            Las baterías de níquel cadmio (que suelen abreviarse "Ni-Cd") son baterías recargables de uso doméstico e industrial (profesionales). Cada vez se usan menos (a favor de la Ni-Mh), debido a su efecto memoria y al cadmio (que es muy contaminante). Sin embargo, poseen algunas ventajas sobre el Ni-Mh, como por ejemplo los ciclos (1 ciclo = 1 carga y descarga) de carga, que oscilan entre los 1.000 y 1.500 ciclos (+ vida). 

Tensión de trabajo nominal 1,2V). Se necesitan 10 elementos (células) para una tensión nominal de 12V o 20 células  para 24V.

Baterías de Níquel Hidruro metálico:

            Una batería de níquel-hidruro metálico (Ni-MH) es un tipo de batería recargable que utiliza un ánodo de oxidróxido de níquel (NiOOH), como la batería de níquel cadmio, pero su cátodo es de una aleación de hidruro metálico. Esto permite eliminar el costoso (y medioambientalmente peligroso) cadmio.

Como ventajas fundamentales, las baterías de Ni-Mh tienen una mayor densidad de carga (capacidad/peso superior, aprox. 40%-70% más capacidad); no contienen Cd (tóxico) y aparentemente no tienen efectos de pérdida de capacidad por mal uso, o de formación de dendritas. Como inconvenientes, tienen una resistencia interna superior que limita su uso en aplicaciones de alta potencia. Es cierto que han aparecido nuevos tipos en el mercado que prácticamente igualan en capacidad de descarga a las celdas del mismo tamaño de NiCd. Otro inconveniente es que no admiten una carga tan rápida como las de Ni-Cd.

Tensión de trabajo nominal 1,2V). Se necesitan 10 elementos (células) para una tensión nominal de 12V o 20 células  para 24V.

 

Baterías de Litio:

            El litio (griego: λιθίον, «piedrecita») es un elemento químico de símbolo Li y número atómico 3. En la tabla periódica, se encuentra en el grupo 1, entre los elementos alcalinos. En su forma pura, es un metal blando, de color blanco plata, que se oxida rápidamente en aire o agua. Es el elemento sólido más ligero y se emplea especialmente en aleaciones conductoras del calor y en baterías eléctricas.

Es el metal más ligero, su densidad es la mitad de la del agua. 

            La batería de iones de litio, también denominada batería Li-Ion, es un dispositivo diseñado para almacenamiento de energía eléctrica que emplea como electrolito, una sal de litio que procura los iones necesarios para la reacción electroquímica reversible que tiene lugar entre el cátodo y el ánodo.

            Las propiedades de las baterías de Li-Ion, como la ligereza de sus componentes, su elevada capacidad energética y resistencia a la descarga, la ausencia de efecto memoria, han permitido el diseño de acumuladores livianos, de pequeño tamaño y variadas formas, con un alto rendimiento, especialmente adaptados para las aplicaciones de la industria electrónica de gran consumo. Desde la primera comercialización a principios de los años 1990 de un acumulador basado en la tecnología Li-ion, su uso se ha popularizado en aparatos como teléfonos móviles, agendas electrónicas, ordenadores portátiles y lectores de música.

            Sin embargo, su rápida degradación y sensibilidad a las elevadas temperaturas, que pueden causar su destrucción por inflamación o incluso explosión, requieren de dispositivos adicionales de seguridad, resultando en un coste superior que ha limitado la extensión de su uso a otras aplicaciones.

            Hay diferentes tipos de baterías de iones de litio a base de materiales catódicos diferentes, como óxido de cobalto, óxido de manganeso y fosfato de hierro. La batería de óxido de cobalto / litio tiene la ventaja de su alta densidad de energía, pero acarrea graves problemas de seguridad. La batería de litio / óxido de manganeso es la de mayor utilización por sus características y seguridad pero su mal rendimiento a altas temperaturas es su mayor inconveniente mientras que las de litio / fosfato de hierro (LiFePo4) tiene las mejores características de seguridad, ciclo de vida largo (más de 2000 ciclos) y una buena disponibilidad.

La batería de Litio / Fosfato de Hierro es un tipo de batería recargable. En concreto, es una batería de iones de Litio que utiliza Fosfato de Hierro como material catódico.

Esta batería tiene una mayor corriente de descarga con menor voltaje. Es la batería más segura, de más larga vida  y más conveniente para exigencias de alto rendimiento.

Ventajas del Litio:

  • Una elevada densidad de energía: 

          Acumulan mucha mayor carga por unidad de peso y volumen que las de

          tipo Ni-Cd, Ni-MH y Plomo.

  • Poco espesor: 

       Pueden presentarse en placas rectangulares, con menos de 5 mm de espesor.

       Esto las hace  especialmente interesantes para integrarlas en dispositivos portátiles.

  • Alto voltaje por célula: Cada elemento proporciona 3,7 voltios, lo mismo que tres baterías de Ni-MH o Ni-Cd (1,2 V cada una).
  • Descarga lineal: Durante toda la descarga, el voltaje de la batería varía poco, lo que evita la necesidad de circuitos reguladores y hace muy fácil saber la carga que almacena la batería.
  • Muy baja tasa de autodescarga:

      Cuando guardamos una batería, ésta se descarga progresivamente aunque no la usemos. En el caso de las baterías de Ni-MH convencionales, esta "autodescarga" puede suponer  más de un 20%   mensual. En el caso de Li-Ion es de menos un 6% en el mismo periodo. 

 Sus inconvenientes:

  • Pueden sobrecalentarse hasta el punto de explotar: Están fabricadas con materiales inflamables que las hace propensas a detonaciones o incendios, por lo que es necesario dotarlas de circuitos electrónicos que controlen en todo momento las condiciones de cada célula. Por esto es imprescindible la incorporación de un circuito de protección denominado PCM o BMS.
  • Duración media: Depende de la cantidad de carga que almacenen. Independientemente de su uso, tienen una vida útil de unos 3 años, dependiendo de su química y condiciones de trabajo o almacenamiento.
  • Soportan un número limitado de cargas: entre 300 y 1000 (dependiendo de su química y condiciones de trabajo) menos que una batería de Ni-Cd e igual que las de Ni-MH.
  • Son costosas: Su fabricación es más costosa que las de Ni-Cd e igual que las de de Ni-MH, si bien actualmente el precio baja rápidamente debido a su gran penetración en el mercado.
  • Peor capacidad de trabajo en frío: Ofrecen un rendimiento inferior a las baterías de Ni-Cd o Ni-MH a bajas temperaturas, reduciendo su duración hasta en un 25%.

V.J. Electrónica le informa:

Todos las baterías (packs) de litio fabricadas por V.J. Electrónica se montan con su correspondiente circuito de protección (PCM) y demás elementos de seguridad.

Es recomendable (si es posible) que permanezcan en un sitio fresco (16°C), y evitar el calor.

Cuando se vayan a almacenar durante mucho tiempo, se recomienda dejarlas con carga media  (generalmente a su tensión nominal). Asimismo, se debe evitar mantenerlas con carga completa durante largos períodos.

Es preciso cargarlas con un cargador específico para esta tecnología. Usar un cargador inadecuado dañará la batería y puede hacer que se incendie.

No sobrepasar nunca los límites de voltaje de la célula o elemento. Por ejemplo, para una célula de 3.7V nominales, la tensión o voltaje máximo suele ser de 4,2V. La descarga profunda se sitúa en 2.5V, pero el fabricante recomienda no descargar por debajo de los 3V. Hay que tener en cuenta que existen en el mercado muchas combinaciones de Litio, lo que puede llevar a muchas características diferentes.

La batería va perdiendo progresivamente capacidad de carga con el uso durante su vida. Normalmente de inicio, tienen aproximadamente un 100% de capacidad respecto a su capacidad nominal. Posteriormente, va perdiendo capacidad hasta llegar al final de su vida, que puede ser entre 400 y 2000 ciclos, dependiendo de su composición química y condiciones de trabajo.

Existen células con diferentes ratios de descarga. 0,5C, 1C ... 

Es importante conocer la descarga necesaria para elegir el tipo de elemento adecuado a cada aplicación.

Glosario:

Elementos en serie;

1S = 1 elemento  en Serie = 3,7 v. (Voltaje solo aplicable como ejemplo para elementos de Li-Ion)
2S = 2 elementos en serie = 7,4 v 
3S = 3 elementos en serie = 11,1v 

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Elementos en paralelo. (Solo para elementos de Litio o Plomo)
2P = 2 elementos en paralelo = el doble de la capacidad nominal del elemento.
3P = 3 elementos en paralelo = el triple de la capacidad nominal del elemento.
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  1C = la batería es capaz de dar una descarga de 1 vez su capacidad nominal.
10C = la batería es capaz de dar una descarga de 10 veces su capacidad nominal. 

20C = la batería es capaz de dar una descarga de 20 veces su capacidad nominal.  (Por ejemplo. una batería de 2000 mAh 10C daría una descarga de 20000 mA  (20A))

Si tiene alguna duda, consulta o sugerencia puede enviarnos un correo a:  info@impulsobaterias.es