Baterías de Litio o Plomo

Durante más de 100 años, la mayoría de las baterías recargables utilizaron plomo y ácido sulfúrico, inventados por primera vez en 1859 por Gaston Plante. Luego, en 1970, aparecieron las baterías de litio, que son un 50% más livianas, sin efecto memoria, hasta diez veces el ciclo de vida y capaces de proporcionar casi toda su capacidad nominal incluso con las tasas de descarga más altas.

Pero incluso las mejores baterías de litio tienen inconvenientes, escribe Emrhys Barrell. El primero es el costo, hasta cuatro veces el precio de una batería de ácido de plomo de salida equivalente, y el segundo es la seguridad. El litio es un metal altamente reactivo que reacciona violentamente con el agua, o incluso con la humedad de la atmósfera si la celda está dañada y si se incendia, usar agua para extinguirlo solo empeora la situación.

El uso de compuestos de litio reduce significativamente, pero no elimina, el riesgo de incendio. El óxido de litio y cobalto (LiCoO2) tiene una alta densidad de energía pero mayores riesgos de seguridad, especialmente cuando está dañado. Los compuestos de menor energía pero más seguros incluyen óxido de manganeso de litio (LiMn2O4) y fosfato de hierro y litio (LiFePO4).

Este último se ha convertido en el material de elección para baterías de rendimiento moderado y representa todas las unidades en nuestra prueba de grupo de baterías de litio.

La batería real consta de un paquete múltiple de celdas básicas, y estas pueden variar considerablemente en tamaño y forma. Pueden ser de formato plano, conocido como prismático, en cuyo caso la batería puede tener solo cuatro en total. O pueden ser cilíndricos, en formato 'swiss-roll', con tiras de ánodo y cátodo enrolladas juntas con un separador en el medio.

Estas celdas cilíndricas pueden ser notablemente pequeñas, del tamaño de una batería AA para el tamaño 18650, con el resultado de que un paquete de 85kW, como el que se usa en el automóvil Tesla, ¡tiene no menos de 7104 de estas celdas!

El voltaje nominal de la celda de iones de litio es de 3,2 V, lo que significa que los múltiplos de cuatro de estas celdas dan como resultado una batería con un voltaje nominal de 12,8 V, que se compara mucho con la batería de plomo ácido, que tiene seis celdas de 2,1 V. y un voltaje de 12.6V. Esto le permite hacer un cambio directo de una batería de litio por plomo-ácido.

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Para preservar la vida útil esperada de una batería de litio y mantener la seguridad, es esencial que no se descargue por debajo de un cierto voltaje, a una corriente máxima, y ​​que las celdas se mantengan a voltajes iguales. Además, la corriente de carga y los voltajes no deben exceder ciertos valores. Para los paquetes de baterías grandes en los automóviles, esto ha requerido un sistema de administración de batería electrónico sofisticado y separado, así como un cargador de batería diseñado específicamente.

El gran avance de la nueva cosecha actual de baterías marinas de litio es que todas incluyen sistemas integrales de gestión de baterías, ya sea en el estuche o como un simple dispositivo enchufable, y gracias a esto se pueden cargar con los cargadores existentes.

La única estipulación es que el cargador debe proporcionar un voltaje máximo de 14,4 V, normalmente una configuración de gel de plomo-ácido. Sin embargo, algunos de los proveedores indicaron que si va a obtener la máxima capacidad de sus baterías, debe usar un cargador con una configuración específica de litio, y algunos nos proporcionaron uno.

O si la batería está en un barco o autocaravana, con un alternador accionado por motor, se recomienda colocar un cargador de batería a batería entre la batería de arranque del motor y la batería de servicio de litio, para dar la máxima tasa de carga, mientras se protege tanto el alternador y batería de corrientes excesivas.

El sistema de gestión de baterías (BMS) es el componente clave de todas las baterías y paquetes de baterías de litio. Si el voltaje cae por debajo de cierto nivel preestablecido, generalmente entre 9,0 V y 10,0 V, o si la corriente es demasiado alta, el BMS apaga un relé interno y la corriente se detiene.

Si esto sucede, algunos fabricantes dejan la batería apagada permanentemente hasta que se le aplica un voltaje de carga, mientras que otros permiten que la batería se reinicie después de unos segundos una vez que se ha desconectado la carga.

El BMS también equilibrará las celdas individuales de la batería, es decir, llevará todos los voltajes al mismo nivel. Esto es importante para una larga vida. También cerrará el voltaje a través de las terminales para el transporte.

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