| Club
ALA R.C.>Eléctricos>Baterías
de Ion-Litio |
|
Batería de Ion-Litio
|
|
Durante muchos años la batería de níquel-cadmio fue
la única opción para aplicaciones portables como
teléfonos móviles, ordenadores o aeromodelos. En 1990
aparecieron las baterías de níquel-metal-hidruro e ion-litio,
ofreciendo mayores capacidades y menores pesos. Ambas tecnologías
reclaman su superioridad sobre la otra, pero
últimamente parece que las baterías de Ion-Litio están
ganando la carrera.
La batería de Ion-Litio
Los primeros trabajos para crear una batería de litio se
desarrollaron en el año 1912 por G.N. Lewis, pero no fue
hasta los años 70 cuando la primera batería de litio apareció
comercialmente.
El litio (LI) es el metal mas ligero que existe,
ya que al tener únicamente tres protones, su peso atómico
es muy bajo,
permitiendo un gran potencial químico para crear baterías de
gran capacidad con poco peso.
|
|
|
Los primeros intentos de crear una batería de Litio
metálico fallaron debido a problemas de seguridad por la
inherente inestabilidad química del Litio, especialmente durante su
carga. Los investigadores decidieron utilizar una forma
química del Litio que no fuera metálico usando ciertos Iones de
Litio. Aunque ligeramente inferiores en capacidad de
almacenar energía, estos Iones de Litio son seguros si se
tratan con unas mínimas precauciones cuando se cargan y
descargan. En 1991 la compañía Sony comercializó la
primera batería de Ion-Litio y después otros fabricantes
le siguieron.
La densidad de energía de una batería de Ion-Litio es
aproximadamente el doble que en una batería de níquel-Cadmio,
es decir al mismo peso puede almacenarse el doble de energía.
Los investigadores aseguran que la batería de litio puede
alcanzar un potencial muy superior al actual.
Las características de carga de una batería de Ion-Litio
son razonablemente buenas y se comportan de manera similar a
las baterías de níquel-Cadmio durante la descarga. El voltaje
de una célula de Ion-Litio es de 3.7 Voltios lo que
permite diseñar baterías de una célula que se utilizan
especialmente en teléfonos o aeromodelos de vuelo indoor.
Recordemos que para alcanzar el voltaje de 3.7 Voltios con
una batería de níquel-Cadmio sería necesario utilizar tres
células conectadas en serie. Puedes consultar el articulo
de como calcular la batería de un
aeromodelo.
Las baterías de Ion-Litio no requieren mantenimiento,
cosa que no puede decirse de otras baterías. No tienen
memoria de carga y no es necesario realizar un reciclado
cada cierto número de cargas. Además, el ratio de descarga
de una batería almacenada es menos de la mitad de otros
tipos de batería.
Pero las baterías de Ion-Litio también tienen defectos.
Su estructura es frágil y requieren de un circuito de
seguridad. El circuito que se integra en cada Pack de células
limita el voltaje máximo que puede alcanzar cada célula durante la carga, y también limita el
voltaje mínimo de cada célula durante la descarga. También la
temperatura se comprueba para limitar su máximo.
Aproximadamente el factor de carga de una batería es de 1C o
2C (1 ó 2 Veces la capacidad de la batería)
|
 |
NUNCA debe
perforarse una batería de Litio, ya que se produce
una reacción química que puede provocar una
explosión. |
|
|
Envejecimiento de las baterías |
|
El envejecimiento de las baterías de Litio es un tema que
los fabricantes suelen ocultar. Las capacidades químicas de
una batería se degradan notablemente en un periodo de una
año. Transcurridos dos o tres años, las baterías dejan de
funcionar. Esta degradación química ocurre tanto si se
utiliza la batería o no. Otros tipos de baterías sufren
también de esta degradación química, y especialmente las baterías
de Metal-Hidruro si se exponen a altas
temperaturas.
El envejecimiento comienza al salir de la línea de
producción del fabricante.
Los fabricantes están constantemente mejorando las baterías
de Litio, lo que abre un futuro prometedor ante
este problema de la degradación química.
Para mejorar la duración de estas baterías debería
tenerse en cuenta una serie de recomendaciones en su
almacenamiento y uso:
- Almacenar a una temperatura de 15
grados.
- Almacenar con una carga de aproximadamente el 40%.
- No exceder las capacidades de descarga (Amperios).
- No sobrepasar limites de voltaje máximo y
mínimo por célula.
- Evitar descargas completas de la batería. Es mejor
realizar descargas parciales.
- Evitar la compra de baterías fabricadas hace más de
un año. Huir de las "gangas"
|
|
Ventajas
|
- Alta densidad de energía.
- Poco peso
- No necesitan de mantenimiento, sin memoria.
- Baja descarga durante su almacenamiento.
|
|
Inconvenientes
|
- Requiere un circuito de seguridad para mantener los
limites de voltaje máximo y mínimo.
- Se degradan con el tiempo. Almacenar en lugar frío al
40% de su carga
- Capacidad de descara moderada (puede solucionarse con
Pack en Paralelo)
- Limitaciones en su transporte (compañías aéreas)
- Precio superior a otras baterías
- Tecnología en desarrollo
|
|
Baterías de Polímetro de Litio (LiPo)
|
|
La batería de polímetro de litio se diferencia del resto
de las baterías por el electrolito usado. El diseño
original data de los años 70 usando un polímero sólido
como electrolito. Este electrolito se ensamblaba en un
recipiente plástico como una bolsa que no conducía la
electricidad, y que impedía el paso de electrones.
El polímero sólido ofrece ventajas de fabricación,
permitiendo alcanzar grosores de 1 milímetro, lo que
permite crear baterías con el espesor de una tarjeta de
crédito.
|
|
|
Desafortunadamente el Polímetro Sólido sufre de baja
conductividad debido a la alta resistencia interna, por lo
que no puede ofrecer la suficiente capacidad de descarga,
además de aumentar su temperatura hasta cerca de 60 grados,
lo que la hace inviable para ciertas aplicaciones. Para
solucionar este problema se añadío un gel al electrolito.
¿Cual es la diferencia entre una batería de Ion-Litio y
una de Polímetro de Litio?
Aunque las características y prestaciones son similares,
la batería de polímero es única en cuanto un electrolito
sólido reemplaza a un separador poroso, el gel es
únicamente añadido para mejorar la conductividad.
Normalmente la capacidad de una batería LiPo es menor que
una de Ion-Litio. El nombre real de una batería LiPo es
batería de Polímetro de Ion-Litio
|
|
Ventajas
|
- Tamaño puede reducirse hasta grosores de 1 milímetro.
- Pueden empaquetarse con cualquier forma.
- Alta densidad de energía.
- Poco peso.
- Mas seguras que las de Ion-Litio.
- No necesitan de mantenimiento, sin memoria.
- Baja descarga durante su almacenamiento.
- En pequeñas cantidades son inocuas para el medio
ambiente.
|
|
Inconvenientes
|
- Requiere un circuito de seguridad para mantener los
limites de voltaje máximo y mínimo.
- Se degradan con el tiempo. Almacenar en lugar frío al
40% de su carga
- Capacidad de descarga moderada comparada con NiCd (puede solucionarse con
Packs en Paralelo)
- Limitaciones en su transporte (compañías aéreas).
- Precio superior a las baterías de Ion-Litio.
- Tecnología en desarrollo.
- Pueden explotar si se perforan.
|
|
|
"Un Boeing 747 totalmente cargado pesa 396
toneladas y requiere 90 Mega-Watios (120.000 Hp) de potencia
para despegar. Una vez en vuelo, la energía se reduce a 45
MW (60.000 Hp).
La energía consumida por los teléfonos
móviles y ordenadores portátiles a nivel global, sería
equivalente a la energía de 56 Boeing 747 en vuelo."
|
|
|
|
|
|
|
|
|
