Baterías de litio o fuentes de energía de larga duración

Muchos dispositivos electrónicos requieren fuentes de alimentación de litio. Este artículo analizará las baterías de iones de litio más comunes.

Composición de una batería de litio

Una batería de litio funciona mediante una reacción de oxidación irreversible. El litio metálico actúa como ánodo, mientras que el óxido de manganeso, el disulfuro de hierro o el óxido de cobre pueden utilizarse como cátodo sólido. Los óxidos líquidos incluyen el óxido de azufre y el cloruro de tionilo. El litio activo, que elimina eficazmente los electrones, es el agente oxidante utilizado.

Tipos de baterías de litio

Uno de los criterios de clasificación de los dispositivos de almacenamiento es el tipo de sustancia activa principal:

• Baterías de óxido de litio-níquel-cobalto-aluminio (NCA)
• Baterías de litio-manganeso
• Baterías de litio-cobalto.
• Baterías de fosfato de hierro y litio
• Fuentes de titanato de litio
• Baterías de polímero de litio
• Batería de cloruro de litio-tionilo

Uno de los indicadores importantes a la hora de elegir una batería es el voltaje de funcionamiento.

Veamos sólo algunos de ellos.

Las baterías de litio de 3 V sólo se utilizan en dispositivos especialmente diseñados; no se pueden utilizar en controles remotos ni en relojes domésticos normales.

Una batería de litio de 6 V se puede utilizar en sistemas de alimentación ininterrumpida, coches de juguete a batería y muchas otras aplicaciones.

La batería de litio de 12 voltios se utiliza además de la instalación en Unión Postal Universalen herramientas independientes, como destornillador.

Calificación

¿Qué marcas deben tener las baterías de iones de litio? Según los requisitos de la IEC, la carcasa de la batería debe contener los siguientes indicadores:

1. Capacidad batería de litio
2. Tamaños de baterías de litio
3. Compuesto
4. Clase
5. Voltaje

Las baterías de litio se designan con las letras "CR". El siguiente número indica el tamaño de la batería. La tabla a continuación muestra su calibración.

Nombre	Calificación	Voltaje, V
Grande redondo, D	20	1.5
Pequeño redondo, C	14	1.5
Dedo, Automóvil club británico	6	1.5
Microdedo, AAA	03	1.5
«Corona», RR3	6/22	9.0

Carga de dispositivos de almacenamiento de energía

Mucha gente se pregunta si las baterías de iones de litio se pueden recargar. Claramente, solo las baterías especialmente diseñadas, conocidas como baterías recargables, se pueden recargar.

Tipos típicos de fuentes de batería y¿Qué baterías son mejores?

Los tipos de baterías incluyen baterías de iones de litio (Li-ion) y de polímero (Li-polímero). Una tabla comparativa de las características de las baterías de litio le ayudará a analizarlas con más detalle.

Características	Baterías de iones de litio	Baterías de polímero de litio
Características de diseño	La productividad depende de la ubicación de los elementos dentro del bloque.	Se excluye la presencia de electrolito líquido.
Tamaños de baterías de litio	Un pequeño conjunto de opciones	Amplia selección independientemente del formato de celda
Intensidad energética	Alto	Bajo, el número de recargas es menor
Peso	Un poco más alto	Corto
Capacidad	No es grande	El doble con el mismo volumen
Vida útil	No tiene desviaciones significativas	No tiene desviaciones significativas
Tiempo de carga	A largo plazo	Notablemente menos
Tener puesto	Comparativamente más alto	Abajo
Seguridad (riesgo de incendio)	Bajo (riesgo de explosión)	Arriba (tiene protección incorporada)
Precio	Abajo	Más alto

Hoy en día, el desarrollo de nuevas células de litio-metal (Li-Metal) con mayor seguridad y una vida útil más prolongada está en pleno apogeo.

Las baterías de metal de litio son bastante prometedoras para reemplazar las fuentes de iones de litio y polímero de litio.

Características de la carga de una batería de polímero de litio

Para mantener constantemente la capacidad completa de la fuente de energía, es necesario cargarla según el cronograma, es decir, después de descargarla después de 500 horas de funcionamiento del equipo.

Una batería de polímero es sensible a daños mecánicos, hipotermia, así como a fluctuaciones de voltaje y sobrecargas, por lo que solo debe conectarse a una fuente de alimentación estable.

Cómo recuperar una batería de iones de litio

La vida útil de una batería de litio es bastante larga, pero tarde o temprano pierde su capacidad original. capacidadEs por eso que muchas personas están preocupadas por la restauración de la batería.

Veamos dos formas de restaurar una unidad.

El primer método parece dudoso, pero es el más sencillo y, según los expertos, suele funcionar. Necesitas:

1. Coloque la fuente de alimentación en el congelador durante 30-40 minutos.
2. Después de retirarlo, cárguelo inmediatamente durante unos minutos.
3. Luego dejar que se iguale a temperatura ambiente
4. y sólo entonces continuar cargando.

El controlador deja de bloquear frecuentemente el funcionamiento del elemento.

Si los procedimientos estándar de carga y congelación no funcionan, vale la pena probar el segundo método. Este método implica desconectar la placa de protección siguiendo estos pasos:

1. Utilice un probador para medir el voltaje de la batería (si la lectura es cero, puede continuar)
2. desconecte con cuidado la placa de protección
3. Vuelva a medir el voltaje (debería aumentar hasta un máximo de 2,5 V)
4. Conéctelo a un cargador (con corriente ajustable) y configure la corriente a 100 mA y el voltaje a 4,2 V durante 10 a 15 minutos.
5. Asegúrese de controlar el voltaje (no debe superar los 3,2 V). Si el elemento se calienta, detenga la carga inmediatamente.
6. Después de alcanzar los valores de corriente y voltaje requeridos, devuelva la placa a su lugar original y cárguela en el modo normal.

¿Cuánto tiempo se tarda en cargar las baterías de litio?

Hoy en día se utilizan ampliamente cargadores con indicadores de nivel de carga, pero si no tienes uno, puedes calcular el tiempo necesario utilizando la siguiente fórmula:

T (tiempo) = 1,4*Y(mAh)/X (mA), donde 1,4 es el coeficiente de transferencia de calor.

¿Cómo comprobar la fuente de alimentación?

La forma más fácil y rápida de comprobar la carga de una fuente de alimentación es con un multímetro.

Hay dos formas de comprobarlo:

1. Prueba sin carga. Una lectura de 1,35 V o superior indica que el elemento funciona correctamente.
2. Las pruebas de carga permiten un rechazo más preciso de las unidades de bajo voltaje. Esto requiere realizar la medición mientras la batería está funcionando.

¿Cómo reemplazar la batería?

Reemplazar baterías desechables gastadas supone una carga financiera considerable. Por ello, muchos consideran comprar baterías recargables. Las baterías de litio son, sin duda, las más adecuadas para este fin.

Las búsquedas en buscadores de internet son especialmente populares para convertir modelos antiguos de destornilladores a baterías de litio. Para ello, solo necesita encontrar las adecuadas. destornilladorAnálogos de litio del mismo tamaño y voltaje.

¿Cuánto cuesta una batería de litio?

Las pilas de botón de litio se encuentran entre las más económicas. Comúnmente conocidas como pilas de botón de litio, se utilizan para alimentar relojes, básculas, procesadores y otros dispositivos de bajo consumo. Su precio parte de 10 rublos y está limitado únicamente por el apetito de fabricantes y distribuidores.

Es difícil determinar el límite superior debido a la gran variedad. Sin embargo, es evidente que, como ocurre con todas las innovaciones tecnológicas, los costos están disminuyendo gracias a la mayor eficiencia de la producción y al creciente número de fabricantes.

Producción de baterías

Las baterías de litio de alta capacidad se utilizan en la producción de vehículos eléctricos. Debido a la creciente popularidad de estos vehículos, se prevé la apertura de numerosas fábricas que las produzcan. Según diversas consultoras, próximamente estarán operativas aproximadamente 26 de estas grandes fábricas. Algunas ya están operativas, mientras que el resto está previsto para 2021.

Información adicional sobre las baterías de litio

Estas baterías son las más eficientes y soportan cargas pesadas. Los usuarios destacan diversas ventajas: mayor capacidad energética, voltaje estable y alta capacidad. Al igual que otras baterías, las baterías de litio constan de un ánodo, un cátodo, un separador y un diafragma. Estos dos últimos elementos actúan como dieléctricos. Esta fuente de alimentación utiliza una impregnación especial para el diafragma.

La principal diferencia entre las baterías de iones de litio y las alcalinas es su larga vida útil. Esto se consigue mediante una tecnología especial que elimina la dependencia de la corriente de carga de las baterías de iones de litio. Estas no presentan esta dependencia. Por lo tanto, pueden almacenarse hasta 12 años. A pesar de la complejidad del proceso de fabricación, los fabricantes han aprendido a producir diferentes tipos de baterías de litio. Estas baterías soportan fácilmente las fluctuaciones de temperatura y pueden funcionar durante mucho tiempo bajo cargas continuas.

Electrolito utilizado en baterías de litio

1. cloruro de tionilo.
2. dióxido de manganeso;
3. compuestos de polifluorocarbono;
4. dióxido de azufre;
5. yodo;
6. óxido de cobre;
7. disulfuro de hierro;

El voltaje nominal de una batería de este tipo es de 3,7 voltios. El litio produce celdas ligeras y muy delgadas. En esencia, es un metal blando y dúctil.

Estas fuentes de energía comenzaron a fabricarse a principios de la década de 1970. Los experimentos iniciales con estas baterías resultaron infructuosos y a menudo terminaban en explosiones. Sin embargo, con el tiempo, se eliminaron todos los defectos. A pesar de ello, las baterías de litio deben utilizarse siguiendo las instrucciones de uso.

Para crear una fuente de energía segura a partir del litio, fue necesario combinarlo con electrolitos orgánicos sólidos. El resultado fue una celda de batería más potente y compacta. Dos baterías de litio de 3 voltios pueden reemplazar fácilmente baterías alcalinas de 4-5 voltios.

Protección

Para garantizar un funcionamiento estable y fiable de las baterías de litio, se incorporó a su diseño un circuito de protección especial. Protege contra lo siguiente:

1. Fuerte calentamiento.
2. Recargar.
3. Cortocircuitos.
4. Sobredescarga.

Está soldado a los terminales. Tiene un controlador integrado que monitorea la carga de la batería. Si la batería se sobrecarga por encima de 4,25 V, la desconectará del cargador.

¿Cómo cargar baterías de litio?

En esencia, las baterías no se pueden recargar, especialmente si tienen la etiqueta "no recargar". Si su celda es recargable, la recarga sigue este patrón.

La carga se produce en 2 etapas.

1. Corriente continua con parámetros de 0,2-0,5 C. La letra "C" indica la capacidad. Dado que la batería cuenta con una placa de circuito de protección integrada, la tensión en circuito abierto no debe superar los 7 voltios. Cuando la tensión alcanza los 4,2 V, significa que la batería está cargada al 80 %.
2. La recarga se realiza a voltaje constante. La corriente debe disminuir. El cargador debe mantener un voltaje de 4,1-4,2 V. También regula la corriente, que disminuye gradualmente. Cuando baja a 0,05-0,01 C, el proceso de carga está completo. En esta etapa, la batería se recarga completamente al 100 %.

Es aconsejable utilizar un cargador con voltaje nominal.

Las baterías de litio no toleran bien la sobrecarga, por lo que hay que desconectarlas a tiempo.

¿Dónde se utilizan las baterías de litio?

Las aplicaciones de estas fuentes de energía son diversas. Por ejemplo, se pueden instalar en despertadores, controles remotos y básculas electrónicas. Sin embargo, son especialmente útiles en dispositivos de alto consumo, como cámaras, flashes, juguetes, equipos médicos, equipos militares y equipos informáticos.

Pros y contras de las baterías de litio

Su principal ventaja es que pueden tener una gran capacidad en un tamaño pequeño.

Lista de ventajas

1. Fácil de mantener.
2. Se garantizan parámetros estables con diferentes datos de corriente de descarga.
3. Resistente a los cambios de temperatura debido a la falta de agua.
4. Voltaje constante.
5. Peso ligero.
6. Alta capacidad energética y densidad energética.
7. La capacidad no depende de la corriente de carga, adecuado para dispositivos de alta potencia.
8. Larga vida útil.

La principal desventaja de este tipo de dispositivo de almacenamiento de energía es su costo. Sin embargo, no será necesario reemplazarlo durante mucho tiempo.

Tipos y tamaños de baterías de litio

Las siguientes opciones se pueden encontrar a la venta:

• FR
• Li-FeS2.
• CR

Se diferencian entre sí por la forma y pueden ser cilíndricos, cuadrados o con forma de disco.

Clasificación de los Estados Unidos de América

• FR6 (AA).CR. Células planas de tableta.
• FR03 (AAA).
• CR-V9 (Litio PP3). Batería de nueve voltios. corona.
• CR2 y CR123. Fabricados en forma de barriles redondos.

Algunos parámetros se pueden encontrar en el cuerpo del dispositivo. Por ejemplo, pueden incluir el voltaje, la capacidad, la clase y el año de fabricación.

La diferencia entre las baterías de litio y las baterías salinas y alcalinas

• Las pilas alcalinas duran entre 3 y 5 años. De estos tres tipos, son las más resistentes. También conocidas como pilas alcalinas, han demostrado ser excelentes en controles remotos, juguetes, linternas, radios y otros dispositivos de bajo consumo.
• Las baterías de litio duran más que las salinas y alcalinas. Son ideales para equipos fotográficos y dispositivos médicos.
• Las pilas de sal son las más económicas, pero también las más débiles. Se pueden almacenar durante unos tres años. Son ideales para mandos a distancia, linternas, juguetes, calculadoras, temporizadores y básculas.

Básicamente, las baterías enumeradas anteriormente difieren entre sí en términos de vida útil y capacidad.

Normas de seguridad

• No suelde el cable a los contactos.
• Las baterías de litio se transportan en un contenedor/caja especial.
• No es necesario mantenerlo al sol.
• No coloque la batería en un bolsillo con objetos metálicos.

Dispositivo de batería de litio

Hay dos opciones de diseño:

1. Espiral.
2. Bobina.

Las celdas espirales tienen una gran superficie de litio. Suministran hasta 4 A con corriente pulsada y entre 0,1 y 1,8 A con corriente continua. Estas baterías pierden un 10 % de su capacidad inicial al año. Hay baterías prismáticas, de botón o similares disponibles en tiendas.

Principales fabricantes:

1. Varta,
2. Minamoto,
3. Tekcell
4. Robiton,
5. SAFT,
6. VÍSPERA,

Las fuentes de alimentación de bobina pueden durar hasta 20 años y se utilizan en dispositivos con un consumo de corriente no superior a 150 mA.