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Tipos de baterías de iones de litio (Li-ion). Baterías de iones de litio

Baterías de iones de litio y polímeros de litio

El pensamiento de la ingeniería está en constante evolución: está estimulado por problemas que surgen constantemente y que requieren el desarrollo de nuevas tecnologías para ser resueltos. Hubo un tiempo en que las baterías de níquel-cadmio (NiCd) fueron reemplazadas por hidruro metálico de níquel (NiMH), y ahora las baterías de iones de litio (Li-ion) están tratando de reemplazar a las baterías de iones de litio (Li-ion). Las baterías de NiMH han reemplazado hasta cierto punto a las de NiCd, pero debido a ventajas innegables de estas últimas, como la capacidad de suministrar alta corriente, bajo costo y larga vida útil, no pudieron reemplazarlas por completo. Pero ¿qué pasa con las baterías de litio? ¿Cuáles son sus características y en qué se diferencian las baterías Li-pol de las Li-ion? Intentemos comprender este problema.

Como regla general, al comprar un teléfono móvil o una computadora portátil, no todos pensamos en el tipo de batería que contiene y en qué se diferencian estos dispositivos en general. Y solo entonces, habiendo encontrado en la práctica las cualidades de consumo de determinadas baterías, comenzamos a analizar y elegir. Para aquellos que tienen prisa y quieren obtener una respuesta inmediata a la pregunta de qué batería es óptima para un teléfono celular, les responderé brevemente: Li-ion. La siguiente información está destinada a los curiosos.

Primero, una breve excursión a la historia.

Los primeros experimentos para crear baterías de litio comenzaron en 1912, pero sólo seis décadas después, a principios de los años 70, se introdujeron por primera vez en los dispositivos domésticos. Además, permítanme enfatizar que eran solo baterías. Los intentos posteriores de desarrollar baterías de litio (baterías recargables) fracasaron por motivos de seguridad. El litio, el más ligero de todos los metales, tiene el mayor potencial electroquímico y proporciona la mayor densidad de energía. Las baterías que utilizan electrodos de litio metálico se caracterizan por su alto voltaje y su excelente capacidad. Pero como resultado de numerosos estudios realizados en los años 80, se encontró que el funcionamiento cíclico (carga - descarga) de las baterías de litio provoca cambios en el electrodo de litio, como resultado de lo cual disminuye la estabilidad térmica y existe una amenaza de deterioro del estado térmico. descontrolarse. Cuando esto sucede, la temperatura del elemento se acerca rápidamente al punto de fusión del litio y comienza una reacción violenta que enciende los gases liberados. Por ejemplo, un gran número de baterías de litio para teléfonos móviles enviadas a Japón en 1991 fueron retiradas del mercado después de varios incidentes de incendio.

Debido a la inestabilidad inherente del litio, los investigadores han centrado su atención en las baterías de litio no metálicas basadas en iones de litio. Habiendo perdido un poco de densidad de energía y tomando algunas precauciones al cargar y descargar, recibieron las llamadas baterías de iones de litio, más seguras.

La densidad energética de las baterías de iones de litio suele ser el doble que la de las de NiCd estándar y en el futuro, gracias al uso de nuevos materiales activos, se espera aumentarla aún más y lograr una superioridad tres veces superior a la de NiCd. Además de su gran capacidad, las baterías de iones de litio se comportan de manera similar a las de NiCd cuando se descargan (sus características de descarga son similares en forma y solo difieren en el voltaje).

Hoy en día existen muchas variedades de baterías de iones de litio y se puede hablar durante mucho tiempo sobre las ventajas y desventajas de un tipo u otro, pero es imposible distinguirlas por su apariencia. Por lo tanto, señalaremos solo las ventajas y desventajas que son características de todos los tipos de estos dispositivos y consideraremos las razones que llevaron al nacimiento de las baterías de polímero de litio.

Principales ventajas.

Alta densidad de energía y, como resultado, alta capacidad con las mismas dimensiones que las baterías a base de níquel.
Baja autodescarga.
Alto voltaje por celda (3,6 V frente a 1,2 V para NiCd y NiMH), lo que simplifica el diseño; a menudo la batería consta de una sola celda. Hoy en día, muchos fabricantes utilizan una batería de una sola celda en sus teléfonos móviles (recuerde Nokia). Sin embargo, para proporcionar la misma potencia, se debe suministrar una corriente mayor. Y esto requiere garantizar una baja resistencia interna del elemento.
Los bajos costos de mantenimiento (operativos) resultan de la ausencia del efecto memoria, que requiere ciclos de descarga periódicos para restaurar la capacidad.

Defectos.

La tecnología de fabricación de baterías de iones de litio mejora constantemente. Se actualiza aproximadamente cada seis meses y es difícil entender cómo se "comportan" las baterías nuevas después de un almacenamiento prolongado.

En una palabra, una batería de iones de litio sería buena para todos si no fuera por los problemas para garantizar la seguridad de su funcionamiento y su alto costo. Los intentos de resolver estos problemas llevaron a la aparición de baterías de polímero de litio (Li-pol o Li-polímero).

Su principal diferencia con el Li-ion se refleja en el nombre y radica en el tipo de electrolito utilizado. Inicialmente, en los años 70, se utilizaba un electrolito polimérico sólido seco, similar a una película plástica y que no conducía la electricidad, pero permitía el intercambio de iones (átomos o grupos de átomos cargados eléctricamente). El electrolito polimérico reemplaza eficazmente al separador poroso tradicional impregnado de electrolito.

Este diseño simplifica el proceso de producción, es más seguro y permite la producción de baterías delgadas y de forma libre. Además, la ausencia de electrolito líquido o gel elimina la posibilidad de ignición. El grosor del elemento es de aproximadamente un milímetro, por lo que los desarrolladores del equipo tienen libertad para elegir la forma, la forma y el tamaño, incluso incluyendo su implementación en fragmentos de ropa.

Pero hasta ahora, lamentablemente, las baterías secas de polímero de litio tienen una conductividad eléctrica insuficiente a temperatura ambiente. Su resistencia interna es demasiado alta y no puede proporcionar la cantidad de corriente necesaria para las comunicaciones modernas y el suministro de energía a los discos duros de las computadoras portátiles. Al mismo tiempo, cuando se calienta a 60 °C o más, la conductividad eléctrica del polímero de litio aumenta a un nivel aceptable, pero esto no es adecuado para uso masivo.

Los investigadores continúan desarrollando baterías de polímero de litio con un electrolito sólido seco que funciona a temperatura ambiente. Se espera que dichas baterías estén disponibles comercialmente en 2005. Serán estables, permitirán 1000 ciclos completos de carga-descarga y tendrán una mayor densidad de energía que las baterías de iones de litio actuales.

Mientras tanto, algunos tipos de baterías de polímero de litio se utilizan ahora como fuentes de alimentación de respaldo en climas cálidos. Por ejemplo, algunos fabricantes instalan específicamente elementos calefactores que mantienen una temperatura favorable para la batería.

Te preguntarás: ¿cómo puede ser esto? Las baterías de polímero de litio se venden ampliamente en el mercado, los fabricantes las equipan en teléfonos y computadoras, pero aquí decimos que aún no están listas para su uso comercial. Es muy sencillo. En este caso estamos hablando de baterías que no tienen electrolito sólido seco. Para aumentar la conductividad eléctrica de las pequeñas baterías de polímero de litio, se les añade una cierta cantidad de electrolito en forma de gel. Y la mayoría de las baterías de polímero de litio que se utilizan hoy en día en los teléfonos móviles son en realidad híbridas porque contienen un electrolito similar a un gel. Sería más correcto llamarlos polímeros de iones de litio. Pero la mayoría de los fabricantes simplemente los etiquetan como polímero de litio con fines publicitarios. Detengámonos con más detalle en este tipo de baterías de polímero de litio, ya que actualmente son las de mayor interés.

Entonces, ¿cuál es la diferencia entre una batería de iones de litio y una de polímero de litio a la que se le ha añadido electrolito de gel? Aunque las características y la eficiencia de ambos sistemas son muy similares, la singularidad de la batería de polímero de iones de litio (se puede llamar así) es que todavía utiliza un electrolito sólido, reemplazando un separador poroso. El electrolito en gel se agrega solo para aumentar la conductividad iónica.

Las dificultades técnicas y los retrasos en el aumento de la producción han retrasado la introducción de baterías de polímero de iones de litio. Según algunos expertos, esto se debe al deseo de los inversores que han invertido mucho dinero en el desarrollo y la producción en masa de baterías de iones de litio de recuperar sus inversiones. Por lo tanto, no tienen prisa por cambiar a nuevas tecnologías, aunque con la producción en masa, las baterías de polímero de iones de litio serán más baratas que las de iones de litio.

Y ahora sobre las características del funcionamiento de baterías de iones de litio y de polímero de litio.

Sus principales características son muy similares. La carga de baterías de iones de litio se describe con suficiente detalle en el artículo. Además, solo daré un gráfico (Fig. 1) que ilustra las etapas de carga y pequeñas explicaciones al mismo.

El tiempo de carga de todas las baterías de iones de litio con una corriente de carga inicial de 1C (numéricamente igual al valor nominal de la capacidad de la batería) es de 3 horas en promedio. La carga completa se logra cuando el voltaje de la batería es igual al umbral superior y cuando la corriente de carga se reduce a un nivel aproximadamente igual al 3% del valor inicial. La batería permanece fría durante la carga. Como puede verse en el gráfico, el proceso de carga consta de dos etapas. En el primero (un poco más de una hora), el voltaje aumenta a una corriente de carga inicial casi constante de 1C hasta que se alcanza por primera vez el umbral de voltaje superior. En este punto, la batería está cargada aproximadamente al 70% de su capacidad. Al comienzo de la segunda etapa, el voltaje permanece casi constante y la corriente disminuye hasta alcanzar el 3% anterior. Después de esto, la carga se detiene por completo.

Si necesita mantener la batería cargada todo el tiempo, se recomienda recargarla después de 500 horas o 20 días. Suele realizarse cuando la tensión en los terminales de la batería disminuye a 4,05 V y se detiene cuando alcanza los 4,2 V.

Algunas palabras sobre el rango de temperatura durante la carga. La mayoría de los tipos de baterías de iones de litio se pueden cargar con una corriente de 1 C a temperaturas de 5 a 45 °C. A temperaturas de 0 a 5 °C, se recomienda cargar con una corriente de 0,1 C. Está prohibido cargar a temperaturas bajo cero. La temperatura óptima para la carga es de 15 a 25 °C.

Los procesos de carga en las baterías de polímero de litio son casi idénticos a los descritos anteriormente, por lo que el consumidor no necesita saber cuál de los dos tipos de baterías tiene en sus manos. Y todos esos cargadores que usó para baterías de iones de litio son adecuados para polímeros de litio.

Y ahora sobre las condiciones de alta. Normalmente, las baterías de iones de litio se descargan a un valor de 3,0 V por celda, aunque para algunas variedades el umbral inferior es de 2,5 V. Los fabricantes de equipos que funcionan con baterías suelen diseñar dispositivos con un umbral de apagado de 3,0 V (para todas las ocasiones). ¿Qué quiere decir esto? El voltaje de la batería disminuye gradualmente cuando se enciende el teléfono y, tan pronto como alcanza los 3,0 V, el dispositivo le avisará y se apagará. Sin embargo, esto no significa que haya dejado de consumir energía de la batería. Se requiere energía, aunque pequeña, para detectar cuándo se presiona la tecla de encendido del teléfono y algunas otras funciones. Además, la energía es consumida por su propio circuito interno de control y protección, y la autodescarga, aunque pequeña, sigue siendo típica incluso de las baterías de litio. Como resultado, si las baterías de litio se dejan sin recargar durante un largo período de tiempo, su voltaje caerá por debajo de 2,5 V, lo cual es muy malo. En este caso, el circuito interno de control y protección puede estar desactivado y no todos los cargadores podrán cargar dichas baterías. Además, la descarga profunda afecta negativamente a la estructura interna de la propia batería. Una batería completamente descargada debe cargarse en la primera etapa con una corriente de sólo 0,1C. En resumen, a las baterías les gusta estar cargadas en lugar de descargadas.

Algunas palabras sobre las condiciones de temperatura durante la descarga (leer durante la operación).

En general, las baterías de iones de litio funcionan mejor a temperatura ambiente. Operar en condiciones más cálidas reducirá seriamente su vida útil. Aunque, por ejemplo, una batería de plomo-ácido tiene la mayor capacidad a temperaturas superiores a 30 °C, el funcionamiento prolongado en tales condiciones acorta la vida útil de la batería. Asimismo, el Li-ion funciona mejor a altas temperaturas, lo que inicialmente contrarresta el aumento de la resistencia interna de la batería que resulta del envejecimiento. Pero el aumento de la producción de energía es de corta duración, ya que el aumento de las temperaturas, a su vez, promueve un envejecimiento acelerado, acompañado de un mayor aumento de la resistencia interna.

Las únicas excepciones por el momento son las baterías de polímero de litio con electrolito de polímero sólido seco. Requieren una temperatura vital de 60 °C a 100 °C. Y dichas baterías han encontrado su nicho en el mercado de fuentes de respaldo en climas cálidos. Se colocan en una carcasa aislada térmicamente con elementos calefactores incorporados alimentados desde una red externa. Se considera que las baterías de polímero de iones de litio como respaldo son superiores en capacidad y durabilidad a las baterías VRLA, especialmente en condiciones de campo donde no es posible el control de la temperatura. Pero su elevado precio sigue siendo un factor limitante.

A bajas temperaturas, la eficiencia de las baterías en todos los sistemas electroquímicos cae drásticamente. Mientras que las baterías de NiMH, SLA y Li-ion dejan de funcionar a -20°C, las baterías de NiCd siguen funcionando hasta -40°C. Permítanme señalar que nuevamente estamos hablando solo de baterías de uso generalizado.

Es importante recordar que si bien una batería puede funcionar a bajas temperaturas, esto no significa que también pueda cargarse en estas condiciones. La capacidad de respuesta de carga de la mayoría de las baterías a temperaturas muy bajas es extremadamente limitada y la corriente de carga en estos casos debe reducirse a 0,1 C.

En conclusión, me gustaría señalar que puede hacer preguntas y discutir problemas relacionados con Li-ion, Li-polymer, así como otros tipos de baterías, en el foro del subforo de accesorios.

Al escribir este artículo se utilizaron materiales [—Baterías para dispositivos móviles y computadoras portátiles. Analizadores de baterías.

¿Se pregunta: "¿Qué elegir: batería Li-Ion o Li-Po?" Te explicaremos detalladamente las diferencias entre estos dos tipos de baterías.

Como todos sabemos, la potencia de un cargador portátil depende en gran medida de la calidad de las baterías del interior del dispositivo. Actualmente, existen dos tipos de baterías en el mercado que se utilizan para producir cargadores portátiles: celdas de batería Li-Ion y Li-Po.

Li-Ion o Li-Po: cuál es la diferencia y qué elegir

Para información de los usuarios, una de las preguntas frecuentes respecto a los cargadores portátiles es: cuál es la diferencia entre las baterías Li-Ion y Li-Po, y también cuál es mejor. Vamos a resolverlo.

¿Qué son Li-Ion y Li-Po?

Li-Ion es la abreviatura de iones de litio y Li-Po es la abreviatura de polímero de litio. Las terminaciones "iónico" y "polímero" son una indicación del cátodo. Una batería de polímero de litio consta de un cátodo de polímero y un electrolito sólido, mientras que una batería de iones de litio consta de carbono y un electrolito líquido. Ambas baterías son recargables y luego, en un sentido u otro, ambas realizan la misma función. En general, las baterías de iones de litio son más antiguas que las de polímero de litio, pero todavía se utilizan ampliamente debido a su bajo costo y bajo mantenimiento. Las baterías de polímero de litio se consideran más avanzadas, con características mejoradas que proporcionan un mayor nivel de seguridad, por lo que estas baterías son más caras que las de iones de litio.

Existen muchas configuraciones de baterías de iones de litio. Las baterías de iones de litio más comunes para cargadores portátiles son las baterías 18650 con un diámetro de 18 mm y una longitud de 65 mm, en las que 0 indica una configuración cilíndrica. Más del 60% de los cargadores portátiles están fabricados con celdas de batería 18650. El tamaño y el peso de dichas celdas permiten su uso en muchos dispositivos electrónicos. Las tecnologías de fabricación tampoco se detienen.

A medida que los consumidores exigen cada vez más cargadores portátiles más ligeros y pequeños, las limitaciones de las baterías de iones de litio se vuelven cada vez más evidentes. Por eso, los fabricantes están recurriendo a baterías de polímero de litio modulares, más ligeras y planas para los nuevos cargadores portátiles. Es más, las baterías Li-Po tienen menos probabilidades de explotar, por lo que los cargadores portátiles ya no necesitan tener una capa protectora incorporada, mientras que la mayoría de las baterías Li-ion 18650 solo necesitan estar equipadas con una capa protectora.

Resumamos las diferencias entre iones de litio y polímero de litio en forma de tabla.

Características clave	iones de litio	Li-Po
Densidad de energía	Alto	Bajo, con menos ciclos en comparación con Li-Ion
Versatilidad	Bajo	Alto, los fabricantes no están atados al formato de celda estándar
Peso	un poco mas pesado	Pulmones
Capacidad	Abajo	El mismo volumen de batería Li-Po es casi el doble que el de Li-Ion
Ciclo vital	Grande	Grande
Peligro de explosión	Más alto	La seguridad mejorada reduce el riesgo de sobrecarga y fuga de electrolitos.
Tiempo de carga	un poco mas	más corto
Usabilidad	Pierde menos del 0,1% de su eficacia cada mes	Más lentas que las baterías de iones de litio
Precio	Más económico	mas caro

Después de estudiar todas las ventajas, desventajas y características de los dos tipos de baterías, puedes estar seguro de que no existe una fuerte competencia entre ellas. Aunque la batería de iones de litio es más delgada y elegante, las baterías de iones de litio tienen una mayor densidad de energía y son mucho más baratas de producir.

Por lo tanto, no debes prestar mucha atención al tipo de batería, simplemente elige un cargador portátil de marca que cumpla con tus requisitos. Después de todo, se agregan muchos productos químicos a estas baterías, por lo que queda por ver cuáles durarán más.

A partir de este artículo comprenderá cómo cargar correctamente una batería de Li-Ion (iones de litio), así como su correcto funcionamiento y mantenimiento. Este tipo de conocimiento prolongará la vida útil de su batería.

La batería de iones de litio se ha vuelto tan común debido a su facilidad de producción, bajo costo y una gran cantidad de ciclos de carga y descarga. Pero para apreciar estos beneficios, es necesario utilizar la batería de Li-Ion correctamente.

Las instrucciones de funcionamiento varían según el tipo de batería. Por ejemplo, las baterías Ni-MH y Ni-Cd deben descargarse completamente antes de cargarlas. De lo contrario, los elementos aumentan de tamaño y el volumen de la batería disminuye. Sin embargo, la regla "compré un teléfono, descárgalo a cero, luego cárgalo y repite el ciclo varias veces" no es universal y no se aplica al Li-Ion.

Por eso, antes de aplicar las siguientes recomendaciones, echa un vistazo a tu batería. Cabe decir que es de iones de litio (Li-Ion). Sólo en este caso, utilice las siguientes reglas de funcionamiento.

No descargue la batería a cero con demasiada frecuencia.

Todavía no será posible descargar completamente la batería. La placa de protección apaga el dispositivo cuando se alcanza un mínimo determinado. La descarga completa solo es posible si desmontas la batería y retiras la placa protectora. Las baterías Li-Ion y Li-Pol no toleran descargas completas frecuentes. Por eso se venden 2/3 cargados.

Coloque el dispositivo para cargar cuando a la batería le quede entre un 10 y un 20 %.

Aparece un mensaje como "Conecte el cargador" cuando la carga alcanza el 10-20% por algún motivo. Siga las recomendaciones de los fabricantes y conecte el cargador.

Pero no hay que esperar a que se produzca una caída así. Si puede cargar su teléfono o computadora portátil, hágalo. La carga regular no es una panacea, pero cuanto más a menudo cargue su Li-Ion, más durará.

Calibra tu batería periódicamente

La calibración implica descargar completamente y luego cargar el dispositivo. No hay contradicción con la primera regla: la calibración debe realizarse aproximadamente una vez cada tres meses.

La calibración no extiende directamente la vida útil de la batería, solo ayuda al controlador a determinar correctamente la capacidad de la batería. Si el controlador determina incorrectamente la cantidad de carga, el dispositivo deberá cargarse con más frecuencia. Los ciclos de carga-descarga se desperdician y la batería falla más rápido.

Utilice cargador original

Se necesita originalidad en el contexto del problema en cuestión para protegerse del uso de productos de baja calidad. Si está seguro de que las características técnicas del dispositivo de terceros corresponden a las características del cargador original, no surgirán problemas.

Intenta no usar "ranas"

Si es posible, evite cargar baterías usando una rana. El uso de dispositivos no certificados no es seguro; hay casos en que las "ranas" se encienden durante la carga.

La batería de litio es un dispositivo seguro y que consume mucha energía. Su principal ventaja es que funciona durante mucho tiempo sin cargar. Puede funcionar incluso a las temperaturas más bajas. Debido a su capacidad para almacenar energía, la batería de litio es superior a otros tipos. Por eso su producción aumenta cada año. Pueden tener dos formas: cilíndrica y prismática.

Solicitud

Se utilizan ampliamente en equipos informáticos, teléfonos móviles y otros equipos. Los cargadores de baterías de litio tienen una tensión de funcionamiento de 4 V. La ventaja más importante es el funcionamiento en un amplio rango de temperaturas, que oscila entre -20 °C y +60 °C. Hoy en día existen baterías que pueden funcionar a temperaturas inferiores a -30 °C. Cada año, los desarrolladores intentan aumentar los rangos de temperatura tanto positivos como negativos.

Al principio, una batería de litio pierde alrededor del 5% de su capacidad y esta cifra aumenta cada mes. Este indicador es mejor que el de otros representantes de baterías. Dependiendo del voltaje de carga, pueden durar de 500 a 1000 ciclos.

Tipos de baterías de litio

Existen tipos de baterías de litio que se encuentran en diferentes áreas de la economía doméstica e industrial:

iones de litio: para suministro de energía principal o de respaldo, transporte, herramientas eléctricas;
sal de níquel: transporte por carretera y ferrocarril;
níquel-cadmio: construcción naval y aeronáutica;
hierro-níquel - fuente de alimentación;
níquel-hidrógeno - espacio;
níquel-zinc - cámaras;
plata-zinc - industria militar, etc.

El tipo principal son las baterías de iones de litio. Se utilizan en los sectores de suministro de energía, producción de herramientas eléctricas, teléfonos, etc. Las baterías pueden funcionar a temperaturas de -20 ºС a +40 ºС, pero se están desarrollando avances para aumentar estos rangos.

Con una tensión de tan solo 4 V se genera una cantidad suficiente de calor específico.

Se dividen en diferentes subtipos, que se diferencian en la composición del cátodo. Se modifica reemplazando el grafito o agregándole sustancias especiales.

Baterías de litio: dispositivo

Como regla general, estos dispositivos se fabrican en forma prismática, pero también hay modelos con cuerpo cilíndrico. La parte interna consta de electrodos o separadores. Se utiliza acero o aluminio para fabricar el cuerpo. Los contactos salen a la tapa de la batería y deben estar aislados. Las baterías prismáticas contienen un cierto número de placas. Están apilados uno encima del otro. Para mayor seguridad, la batería de litio tiene un dispositivo especial. Está ubicado en el interior y sirve para controlar el proceso de trabajo.

En caso de situaciones peligrosas, el dispositivo apaga la batería. Además, el equipo cuenta con protección externa. La carcasa está completamente sellada, por lo que no hay fugas de electrolito ni entrada de agua. La carga eléctrica aparece debido a los iones de litio, que interactúan con la red cristalina de otros elementos.

Destornillador con batería de litio

Puede alojar tres tipos de baterías, que se diferencian por la composición de sus cátodos:

cobalto-litio;
ferrofosfato de litio;
manganeso de litio.

Un destornillador con batería de litio se diferencia de los demás por su bajo nivel de autodescarga. Otra ventaja importante es que no requiere mantenimiento. Si una batería de litio se estropea, puedes desecharla ya que no daña a las personas ni al medio ambiente. Lo único negativo es la baja carga de las baterías de litio, así como los altos requisitos de seguridad. Es difícil cargarlo a temperaturas bajo cero.

Características principales

El funcionamiento del destornillador, el estado de su potencia y el tiempo de posible funcionamiento dependen de las características técnicas. Otros indicadores técnicos incluyen:

el voltaje de una batería del dispositivo puede oscilar entre 3 y 5 V;
el indicador de intensidad energética máxima alcanza los 400 Wh/l;
pérdida de carga propia en un 5% y, con el tiempo, en un 20%;
modo de carga complejo;
La batería se carga completamente en 2 horas;
resistencia de 5 a 15 mOhm/Ah;
número de ciclos - 1000 veces;
vida útil: de 3 a 5 años;
el uso de diferentes tipos de corriente para determinadas capacidades de batería, por ejemplo, una capacidad de 65 ºС - se utiliza corriente continua.

Producción

La mayoría de los fabricantes se esfuerzan por hacer que las herramientas eléctricas sean más avanzadas y compatibles con la tecnología moderna.

Para ello, es necesario prever buenas baterías en el diseño. Las empresas de fabricación más populares son:

empresa bosh. La batería de litio se fabrica utilizando la nueva tecnología ECP. Es ella quien controla la descarga del dispositivo. Otra propiedad útil es la protección contra el sobrecalentamiento. A alta potencia, un dispositivo especial reduce la temperatura. El diseño de la batería tiene orificios que sirven como ventilación y enfrían la batería. Otra tecnología es Charge, gracias a la cual la carga se realiza mucho más rápido. Además, Bosh produce baterías para diversas herramientas eléctricas. Muchos usuarios dejan buenas críticas sobre esta empresa.
Empresa Makita. Produce sus propios microcircuitos que controlan todos los parámetros y procesos operativos de la batería, por ejemplo, la temperatura y el contenido de carga. Gracias a esto, puedes elegir el modo de carga y el tiempo de carga. Estos microcircuitos aumentan la vida útil. Las baterías están fabricadas con una carcasa bastante potente, por lo que no están sujetas a tensiones mecánicas.
Compañía Hitachi. Gracias a su última tecnología se reduce el peso y las dimensiones totales de la batería. Por eso las herramientas eléctricas se vuelven ligeras y móviles.

Características de operación

Cuando utilice una batería, debe cumplir con las siguientes reglas:

No es necesario utilizar una batería de litio para elementos individuales desprotegidos y comprar piezas chinas baratas. Un dispositivo de este tipo no será seguro, ya que no habrá ningún sistema que proteja contra cortocircuitos y temperaturas elevadas. Es decir, si la batería se sobrecalienta significativamente, puede explotar y su vida útil será mucho más corta.
No caliente la batería. A medida que aumenta la temperatura dentro del dispositivo, aumenta la presión. Estas acciones conducirán a una explosión. Por lo tanto, no es necesario abrir la tapa superior de la batería y colocarla en lugares expuestos a la luz solar. Tales acciones acortarán la vida útil.
No acerque fuentes adicionales de electricidad a los contactos en la parte superior de la cubierta, ya que puede ocurrir un cortocircuito. Los sistemas de protección integrados no siempre ayudarán en este asunto.
La batería debe cargarse respetando todas las normas. Al cargar, conviene utilizar unos que distribuyan la corriente de manera uniforme.
El procedimiento de carga de la batería se realiza a temperatura positiva.
Si es necesario conectar varias baterías de litio, entonces debe utilizar modelos del mismo fabricante y similares en características técnicas.
Las baterías de litio deben almacenarse en un lugar seco y no expuesto a la luz solar con temperaturas superiores a los 5 ºC. Cuando el equipo se expone a altas temperaturas, la carga disminuirá. Antes de guardarla durante el invierno, la batería se carga al 50% de su capacidad. Se debe tener cuidado para garantizar que la batería no se descargue por completo. Si esto sucede, cárguelo inmediatamente. Si hay daños mecánicos en la carrocería, así como signos de óxido, el dispositivo no se puede utilizar.
Si durante el funcionamiento la batería experimenta un sobrecalentamiento significativo o humo, debe dejar de usarla inmediatamente. Después de esto, mueva el dispositivo dañado a un lugar seguro. Si una sustancia se libera del cuerpo, se debe evitar que entre en contacto con la piel u otros órganos.
No deseche ni queme las baterías de litio. Su eliminación se produce en caso de daños mecánicos en la carcasa, explosión o entrada de agua o vapor.

sobre el fuego

Si se produce un incendio en una batería de litio, no se puede extinguir con agua y un extintor: el dióxido de carbono y el agua pueden reaccionar con el litio. Para apagarlo conviene utilizar arena, sal y también un paño grueso.

Proceso de carga

Una batería de litio, cuyo cargador está conectado a corriente continua, se carga a un voltaje de 5 V o más.

Hay un inconveniente: no son resistentes a la sobrecarga. Un aumento de temperatura en el interior de la carcasa provoca daños.

Las instrucciones de funcionamiento indican un nivel especial. Cuando se alcance, se debe cargar. Si aumenta el voltaje de carga, las propiedades de una batería de litio disminuirán significativamente.

Como se indicó anteriormente, la duración de la batería es de 3 años. Para mantener este período, debe respetar las condiciones de funcionamiento, carga y almacenamiento. Además, deben estar en funcionamiento permanentemente y no estar almacenados.

Sobrecargar

El diseño de la batería incluye un sistema de recarga, por lo que no hay que desconectar el cargador y no tener miedo de que la composición del interior hierva, como ocurre con las baterías de coche.

Si el equipo va a estar almacenado por más de un mes, deberá descargarse por completo. Esto prolongará significativamente la vida útil.

Precio

El precio de una batería de iones de litio depende de la capacidad y las características técnicas.

En promedio, varía de 100 a 500 rublos. A pesar de este coste, muchos usuarios dejan críticas positivas. Entre los aspectos positivos se encuentran una amplia gama de temperaturas de funcionamiento, alta potencia y la capacidad de funcionar durante más de 1000 ciclos (aproximadamente 3 años de uso intensivo). Los dispositivos se utilizan ampliamente en diversos campos, por lo que todos pueden apreciar sus beneficios.

Entonces, descubrimos qué son las baterías de litio.

Actualmente, las baterías de iones de litio y las baterías de Li-pol (polímero de litio) se utilizan ampliamente.

La diferencia entre ellos es el electrolito. En la primera opción, se utiliza helio, en la segunda, un polímero saturado con una solución que contiene litio. Hoy en día, gracias a la popularidad de los automóviles con motores eléctricos, existe una cuestión urgente de encontrar el tipo ideal de batería de iones de litio que sea óptima para dichos vehículos.

Consta, como otras baterías, de un ánodo (carbono poroso) y un cátodo (litio), un separador que los separa y un conductor - electrolito. El proceso de descarga va acompañado de la transición de iones "ánodo" al cátodo a través de un separador y un electrolito. Su dirección se invierte durante la carga (imagen a continuación).

Los iones circulan durante el proceso de descarga y carga de la celda entre electrodos con carga opuesta.

Las baterías de iones tienen un cátodo fabricado de diferentes metales, que es su principal diferencia. Los fabricantes utilizan diferentes materiales para los electrodos para mejorar las características de las baterías.

Pero sucede que una mejora en algunas características conduce a un fuerte deterioro en otras. Por ejemplo, al optimizar la capacidad necesaria para aumentar el tiempo de viaje, se puede aumentar la potencia, la seguridad y reducir el impacto negativo en el medio ambiente. Al mismo tiempo, puede reducir la corriente de carga, aumentar el costo o el tamaño de la batería.

Puede familiarizarse con los principales parámetros de los diferentes tipos de baterías de litio (litio-manganeso, litio-cobalto, litio-fosfato y níquel-manganeso-cobalto) en la tabla:

Normas para los usuarios del transporte eléctrico.

La capacidad de estas baterías prácticamente no disminuye durante el almacenamiento a largo plazo. Las baterías de iones de litio se descargan sólo un 23% si se almacenan a una temperatura de 60 grados durante 15 años. Es gracias a estas propiedades que se utilizan ampliamente en las tecnologías de transporte eléctrico.

Para el transporte eléctrico son adecuadas las baterías de iones de litio que tienen un sistema de control completo integrado en la carrocería.

Por este motivo, durante el funcionamiento, los usuarios se olvidan de las reglas básicas que pueden alargar su vida útil:

La batería debe cargarse por completo inmediatamente después de comprarla en la tienda, ya que los electrodos se cargan al 50% durante el proceso de producción. Por lo tanto, la capacidad disponible disminuirá, es decir tiempo de funcionamiento si no hay carga inicial;
no se debe permitir que la batería se descargue por completo para preservar sus recursos;
La batería debe cargarse después de cada viaje, incluso si todavía queda algo de carga;
No caliente las baterías, ya que las altas temperaturas contribuyen al proceso de envejecimiento. Para aprovechar al máximo el recurso, la operación debe realizarse a la temperatura óptima, que es de 20 a 25 grados. Por tanto, la batería no se puede almacenar cerca de una fuente de calor;
En climas fríos, se recomienda envolver la batería en una bolsa de plástico con cierre al vacío para guardarla a 3-4 grados, es decir, a 3-4 grados. en una habitación sin calefacción. La carga debe ser al menos el 50% de la carga total;
después de utilizar la batería a temperaturas bajo cero, no se puede cargar sin mantenerla a temperatura ambiente durante algún tiempo, es decir, es necesario calentarla;
La batería debe cargarse utilizando el cargador suministrado en el kit.

Existen varios subtipos de PU de estas baterías: litio - LiFePO4 (hierro - fosfato), que utilizan un cátodo de fosfato de hierro. Sus características nos permiten hablar de baterías como la cúspide de la tecnología utilizada para la producción de baterías.

Sus principales ventajas son:

el número de ciclos de carga-descarga, que llega a 5000 hasta que la capacidad disminuye en un 20%;
larga vida útil;
sin “efecto memoria”;
amplio rango de temperatura con características operativas sin cambios (300-700 grados Celsius);
Estabilidad química y térmica, aumentando la seguridad.

Baterías más utilizadas

Entre las muchas, las más comunes son las baterías de iones de litio de tamaño 18650, producidas por cinco empresas: LG, Sony, Panasonic, Samsung, Sanyo, cuyas fábricas están ubicadas en Japón, China, Malasia y Corea del Sur. Estaba previsto que se utilizaran baterías de iones de litio 18650 en los portátiles. Sin embargo, gracias a su exitoso formato, se utilizan en modelos radiocontrolados, coches eléctricos, linternas, etc.

Como cualquier producto de calidad, estas baterías tienen muchas falsificaciones, por lo que para prolongar la vida útil del dispositivo, solo debe comprar baterías de marcas conocidas.

Baterías de iones de litio protegidas y desprotegidas

También es importante para las baterías de litio si están protegidas o no. El rango de funcionamiento del primero es de 4,2-2,5 V (utilizado en dispositivos diseñados para funcionar con fuentes de iones de litio): linternas LED, electrodomésticos de bajo consumo, etc.

Las herramientas eléctricas, las bicicletas con motor eléctrico, los ordenadores portátiles y los equipos de vídeo y fotografía utilizan baterías desprotegidas controladas por un controlador.

¿Qué necesitas saber sobre las baterías de iones de litio?

En primer lugar, las restricciones que se deben observar durante la operación:

el voltaje de recarga (máximo) no puede ser superior a 4,35 V;
su valor mínimo no puede descender por debajo de 2,3 V;
La corriente de descarga no debe exceder más del doble del valor de capacitancia. Si el valor de este último es 2200 mAh, el valor máximo de corriente es 4400 mA.

Funciones realizadas por el controlador.

¿Por qué necesita un controlador de carga de batería de iones de litio? Realiza varias funciones:

suministra una corriente que compensa la autodescarga. Su valor es menor que la corriente de carga máxima, pero mayor que la corriente de autodescarga;
implementa un algoritmo eficiente de ciclo de carga/descarga para una batería específica;
compensa la diferencia en los flujos de energía y al mismo tiempo carga y proporciona energía al consumidor. Por ejemplo, al cargar y alimentar una computadora portátil;
Mide la temperatura en caso de sobrecalentamiento o hipotermia, evitando daños a la batería.

Un controlador de carga de batería de iones de litio se fabrica como un microcircuito integrado en la batería o como un dispositivo separado.

Para cargar las baterías, es mejor utilizar el cargador estándar para baterías de iones de litio 18650 suministrado en el kit. Un cargador para baterías de litio 18650 suele tener un indicador de nivel de carga. Más a menudo es un LED que muestra cuando la carga está en curso y cuando finaliza.

En dispositivos más avanzados, puede rastrear en la pantalla el tiempo restante hasta el final de la carga y el voltaje actual. Para una batería 18650 con una capacidad de 2200 mA, el tiempo de carga es de 2 horas.

Pero es importante saber con qué corriente cargar una batería de iones de litio 18650. Debe ser la mitad de la capacidad nominal, es decir, si es 2000 mAh, entonces la corriente óptima es 1A. Al cargar la batería con alta corriente, se produce rápidamente su degradación. Si utiliza corriente baja, tardará más.

Video: Cómo cargar un cargador de batería de iones de litio con sus propias manos

Diagrama de un dispositivo para cargar baterías.

Se parece a esto:

El circuito se distingue por su fiabilidad y repetibilidad, y las piezas incluidas son económicas y de fácil acceso. Para aumentar la vida útil de la batería, se requiere una carga adecuada de las baterías de iones de litio: hacia el final de la carga, el voltaje debería disminuir.

Después de su finalización, es decir. Cuando la corriente llega a cero, la carga de la batería de iones de litio debería detenerse. El circuito indicado anteriormente satisface estos requisitos: una batería descargada conectada al cargador (VD3 se ilumina) utiliza una corriente de 300 mA.

El proceso en curso se indica mediante el LED VD1 encendido. La corriente que disminuye gradualmente a 30 mA indica que la batería se está cargando. El final del proceso se indica mediante el encendido del LED VD2.

El circuito utiliza un amplificador operacional LM358N (puede reemplazarlo con un analógico KR1040UD1 o KR574UD2, que difiere en la ubicación de los pines), así como un transistor VT1 S8550 de 9 LED de colores amarillo, rojo y verde (1,5 V).

¿Es posible reactivar una batería?

Después de un par de años de uso activo, las baterías pierden capacidad catastróficamente, creando problemas al utilizar su dispositivo favorito. ¿Es posible y cómo restaurar una batería de iones de litio mientras el usuario busca un reemplazo?

La restauración temporal de una batería de iones de litio es posible de varias formas.

Si la batería está hinchada, es decir. ya no tiene carga, lo que significa que se han acumulado gases en su interior.

Luego proceda de la siguiente manera:

la caja de la batería se desconecta con cuidado del sensor;
separar el sensor electrónico;
encuentran una tapa con un sistema electrónico de control debajo y la perforan con cuidado con una aguja;
luego, busque un objeto plano pesado, de mayor área que el área de la batería, que se utilizará como prensa (no utilice un tornillo de banco o dispositivos similares);
Coloque la batería en un plano horizontal y presione hacia abajo con una prensa, recordando que la batería puede dañarse si aplica una fuerza excesiva. Si no es suficiente, es posible que no se logre el resultado. Éste es el momento más crucial;
Todo lo que queda es dejar caer resina epoxi en el orificio y soldar el sensor.

Hay otras formas sobre las que puede leer en Internet.