La función de las celdas de baterías de litio es almacenar y suministrar energía eléctrica. Estas celdas, que pueden ser de diferentes tipos permiten el movimiento constante de iones de litio entre los electrodos durante la carga y descarga. Esto posibilita la acumulación y liberación de energía.
La carga y descarga de una celda de litio involucra un proceso químico. Durante la carga, se aplica un voltaje a la celda, lo que fuerza a los iones de litio a moverse desde el electrodo negativo al positivo, donde se almacenan. Durante la descarga, la celda suministra energía a un dispositivo, lo que provoca que los iones de litio se muevan del electrodo positivo al negativo, liberando energía en el proceso.
Actualmente los diferentes tipos de celdas de baterías de Litio son muy utilizados por los fabricantes, estas incluyen: las celdas prismáticas, las celdas tipo pouch y las celdas cilíndricas. Por ejemplo, el fabricante de baterías de litio bajo voltaje Pylontech utiliza celdas cilíndricas en los modelos: US5000, US3000, US2000 entre otros. Las celdas cilíndricas son las más comunes en las baterías de litio solares.
Cada tipo de celda tiene sus propias ventajas y desventajas, y su elección depende de las necesidades específicas de la aplicación.
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Diferencias entre los tipos de celdas de baterías de Litio
- Las celdas cilíndricas se caracterizan por su diseño compacto y su capacidad para manejar presiones internas. Esto las hace adecuadas para la producción en volumen y son menos costosas. Estas celdas, debido a su gran estabilidad y diseño, las hace perfectas para aplicaciones que requieren una producción en masa. Por ejemplo, las celdas de batería recargables cilíndricas de iones de litio pueden generar una potencia de capacidad de alrededor de entre 2Ah a 6Ah. Lo que las hace adecuadas para una variedad de dispositivos. Las celdas cilíndricas tienen un terminal positivo y otro negativo, y están disponibles en diferentes tamaños universales.
- Las celdas prismáticas se caracterizan por su capacidad de empaquetamiento gracias a su configuración por “capas” apiladas. Aunque son más difíciles y costosas de fabricar, ofrecen ventajas significativas, como una mayor capacidad para tolerar la sobrecarga y la descarga excesiva. Así como una densidad de energía superior en comparación con las celdas cilíndricas. Esto significa una mayor flexibilidad para el fabricante y un peso potencialmente más ligero en la batería completa. Las celdas prismáticas son ampliamente utilizadas en diversas aplicaciones, como en baterías de montacargas, debido a su alta densidad de energía y su capacidad para manejar presiones internas.
- Las celdas tipo pouch ofrecen ventajas significativas en el diseño y fabricación de paquetes de baterías debido a su geometría y su mediana flexibilidad. Estas celdas se caracterizan por su revestimiento de aluminio, lo que les otorga un peso más ligero en comparación con otros tipos de celdas. Aunque su precio es más elevado que el de otros formatos, no disponen de una estructura rígida, lo que requiere una adecuada gestión térmica y un sistema de refrigeración para evitar problemas relacionados con la generación de gases y el aumento de temperatura.
Factores claves al elegir una celda de litio
A la hora de elegir el tipo de celda más adecuado es importante tener en cuenta una serie de factores. Estos incluyen:
1. Velocidad de descarga: Indica qué tan rápido una celda puede entregar corriente a un voltaje dado. Una tasa de descarga más alta permite una mejor aceleración y subida de pendientes, especialmente en aplicaciones con motores potentes.
2. Densidad de energía: Se refiere a la cantidad de energía que una célula puede almacenar por unidad de volumen o masa. Las celdas con mayor densidad de energía permiten la creación de paquetes de baterías más compactos y livianos.
3. Clasificación de celdas: Implica categorizar y agrupar celdas de iones de litio en función de sus características, como capacidad, resistencia interna y voltaje. La clasificación garantiza que los paquetes de baterías se ensamblen con celdas que tengan un rendimiento similar. Esto resulta en un mejor rendimiento general y una mayor longevidad del paquete.
4. Vida útil: La vida útil de la celda, es un factor crítico a considerar al elegir una celda para una aplicación específica. Por ejemplo, las celdas de litio polímero tienen una vida útil aproximada de 500-600 ciclos de recarga.
5. Aplicación específica: Es importante considerar las demandas y requisitos únicos de la aplicación para la cual se utilizará la celda de litio.
Al evaluar y elegir los tipos de celdas de baterías de litio, es importante tener en cuenta estos factores para garantizar un rendimiento óptimo y una larga vida útil en la aplicación prevista. La elección final dependerá en gran medida de las necesidades particulares de cada usuario. De ahí que cada fabricante esté apostando por tipologías diferentes. En algunos casos incluso combinando el desarrollo de varias en paralelo.
Consejos para prolongar la vida útil de las celdas de baterías de litio
Para prolongar la vida útil de las celdas de una batería de litio es recomendable evitar descargarlas por completo, dejando siempre un remanente de al menos un 10% de la carga total. Asimismo, es aconsejable almacenarlas en un lugar fresco y seco con una carga del 40-50% si no se van a utilizar durante un período prolongado.
Además, es importante evitar exponer las baterías a altas temperaturas durante la carga. Por lo que es recomendable buscar un lugar fresco para cargarlas y desconectar el cargador una vez finalizado el proceso.
Estos consejos pueden contribuir a maximizar la durabilidad de las celdas, lo que a su vez ayuda a mantener su rendimiento a lo largo del tiempo.
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