Baterías de Litio

Baterías de Litio

Hay tres tipos de baterías de iones de litio a base de diferentes materiales catódicos, como el 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 tiene las mejores características de seguridad, ciclo de vida largo (mas de 2000 ciclos) y una buena disponibilidad.

Las baterías recargables con base de litio están disponibles en dos composiciones químicas similares: ión litio (Li-Ion) y polímero de litio (Li-Po). Ambas producen entre 3,6 y 3,7 voltios. Las baterías de litio proporcionan más densidad energética que las baterías de níquel, lo que da lugar a una mayor autonomía de batería en un diseño más ligero, ya que el litio es el metal más liviano que existe.

I = Lithium Ion
C/M/F = cobalt/manganese/iron phosphate chemistry
R = Redonda (Round)
ICR 18650= Lithium cobalt oxide (traditional) cylindrical cell
IMR 18650= Lithium manganese oxide cylindrical cell
IFR 18650= Lithium iron phosphate cylindrical cell

La batería de Litio también denominada batería Li-Ion, funciona de la siguiente manera, es una pila recargable con dos o mas celdas donde están separados los iones de litio, cuando funciona en modo de descarga sucede que los iones de una y otra celda se combinan químicamente para formar el elemento estable, esta combinación se produce de forma exotérmica, es decir, produce energía que es la que se aprovecha, cuando se ha agotado la batería es porque todos los iones están en su estado fundamental y no quedan mas para seguir combinándose.

Las baterías utilizan las reacciones electro químicas para producir una corriente eléctrica. Esencialmente, la energía química del material almacenada en la batería se convierte en energía eléctrica a través de una reacción química. La batería consta de tres elementos, un cátodo, un ánodo y un electrolito para separarlas.

Una reacción química se produce cuando hay un exceso de electrones en el ánodo. Éstos simplemente no pueden escapar al cátodo debido a que los dos están separados por el electrolito. Cuando la batería está conectada a un circuito, los electrodos se ejecutan a través del circuito desde el ánodo al cátodo y la energía se pueden extraer de éstos a lo largo del camino.

Estructura de las Tubulares de Litio

La química más común para las baterías de litio tiene un ánodo de litio metálico, el dióxido de manganeso como un cátodo y una sal de litio disuelta en un disolvente orgánico como el electrolito. Despiece y sección de una batería de Litio tipo 18650.

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Sabía que hay Baterías Falsas?, Las abrimos para ustedes

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Interesante estudio sobre las baterías de Litio

Detalle de una Batería de Litio protegida

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Vista con un microscopio. 

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Las partículas rojas contienen litio, las verdes no.

Que es el Ratio “C”

Se denomina ratio “C” la capacidad de descarga máxima de la batería, por ejemplo una batería de 2400mA y con C de ratio, admite una descarga máxima de 2.400mA, es decir que se puede conectar una carga de hasta 2.4A, lo mismo ocurre con el ratio de carga pero en el proceso de recarga.

De todo esto se deducen varias cosas, primera, que no es bueno dejar agotarse totalmente una batería por debajo de 2.75v ya que cuando TODOS los iones forman el átomo estable, es mas difícil y se necesita mas energía para iniciar la ruptura de los átomos y por tanto la carga, con el consiguiente perjuicio para le estructura de celdas y su agotamiento total. Vida útil: 400~500 ciclos de carga-descarga.

Ventajas

  • Una elevada densidad de energía: Acumulan mucha mayor carga por unidad de peso y volumen.
  • Poco peso: A igualdad de carga almacenada, son menos pesadas y ocupan menos volumen que las de tipo Ni-MH y mucho menos que las de Ni-Cd y Plomo.
  • Alto voltaje por célula: Cada batería proporciona 3 o 3,6/3.7 voltios, lo mismo que tres baterías de Ni-MH o Ni-Cd (1,2 V cada una).
  • Carecen de efecto memoria.
  • Descarga lineal: Durante toda la descarga, el voltaje de la batería varía muy poco. es una ventaja, ya que es muy fácil saber la carga que almacena la batería.
  • Muy baja tasa de auto descarga: Cuando la guardamos, ésta se descarga progresivamente aunque no la usemos. En el caso de las baterías de Ni-MH, esta auto descarga puede suponer más de un 20% mensual. En el caso de Li-Ion es de menos un 6% en el mismo periodo. Mucha de ellas, tras seis meses en reposo, pueden retener un 80% de su carga.

Inconvenientes

  • A pesar de todas sus ventajas, esta tecnología no es el sistema perfecto para el almacenaje de energía, pues tiene varios defectos, como pueden ser:
  • Duración media: Depende de la cantidad de carga que almacenen, independientemente de su uso, aproximadamente 500 ciclos.
  • Tienen una vida útil de unos 2-3 años o más si se almacenan con un 40% de su carga máxima.
  • Soportan un número limitado de cargas: entre 300 y 500, menos que una batería de Ni-Cd/Ni-MH, por lo que hoy día ya empiezan a ser consideradas en la categoría de consumibles.
  • Su fabricación es más costosa que las de Ni-Cd/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/Ni-MH a bajas temperaturas, reduciendo su duración hasta en un 25%.

Formas y tamaños

La mas conocidas son la cilíndricas o tubulares que se usan en cámaras de fotografía y video, MP4, Ipod, Linternas, Tabletas, etc.

lifepo4-battery-cellsLa mayoría de las baterías de litio cilíndricas, se identifican mediante código numérico que corresponden con las medidas (diámetro x largo).

Ejemplo, las 18650 su medida es 18x65mm

14500 (14x50mm)

26650 (26x65mm)

Y así sucesivamente con excepción de las CR123 o RCR123 que son similares a las 13640 (16x34mm).

Capacidades Máximas hasta 2016:

18650: desde 1.600mA hasta 3.450mA

17670: desde 1.600mA hasta 1.800mA

10440: desde 300mA hasta 600mA

14500: desde 400mA hasta 900mA

CR123: desde 300mA hasta 800mA

18350: desde 600mA hasta 1.200mA

18500: desde 800mA hasta 1.800mA

16340: desde 400mA hasta 1.200mA

25500: desde 3.000mA hasta 4.000mA

26650: desde 3.000mA hasta 5.000mA

32650: desde 4.000mA hasta 6.000mA

Tipos de contactos de las baterías

contactos-de-bateriasBaterías Panasonic NCR18650/A/B/PF, las hay también protegida.

El grupo Sanyo-Panasonic tiene varias fábricas ubicadas en Osaka y Kinokawa City Wakayama Japón, Jiangsu Suzhou China, India Jhajjar, Nevada y Palo Alto USA en colaboración con Tesla Motors, debido a la gran demanda mundial y especialmente para los vehículos eléctricos TESLA

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Esta versión se fabrica especialmente para los vehículos eléctricos de Teslacell_top-for-tesla-only-300x174

Ultrafire nos enseña sus Baterías por dentro para romper con las falsas que se venden en plataforma chinas.

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