Capacidad de las baterías de iones de litio: qué significa y cómo se determina
Cada vez más aparatos eléctricos funcionan con baterías de iones de litio. Conocer la capacidad de estas baterías puede afectar en gran medida a su rendimiento, longevidad y relevancia.
Es necesario conocer en detalle las escalas de amperios-hora (Ah) y vatios-hora (Wh) que se utilizan para cuantificar la capacidad de las baterías de iones de litio. Información sobre capacidad de la batería de iones de litio y sus implicaciones prácticas.
Aprenderás a elegir con conocimiento de causa cuando compres un dispositivo con batería de iones de litio. Además, lee hasta el final si eres un profesional interesado en aprender más sobre la tecnología de las baterías.
¿Cuál es la capacidad de una batería de iones de litio?
La capacidad de una batería de iones de litio es la cantidad máxima de energía que la batería puede almacenar y descargar en forma de corriente eléctrica en condiciones específicas.
La capacidad de las baterías de iones de litio suele expresarse o medirse en amperios-hora (Ah) o miliamperios-hora (mAh). La técnica de fabricación y la química son los factores que más influyen en la capacidad de las baterías de iones de litio.
Además, las dimensiones y la masa de la batería, junto con su carga y profundidad de descarga, desempeñan papeles cruciales a la hora de determinar la capacidad de una batería de iones de litio.
Además de las velocidades de carga y descarga, las temperaturas ambientales y de la batería reducen o aumentan significativamente su vida útil y su capacidad.
Con el tiempo, la capacidad de una batería de iones de litio puede disminuir o aumentar. La resistencia interna, el deterioro químico y los daños físicos contribuyen a que la capacidad de la batería disminuya con el tiempo en un fenómeno conocido como desvanecimiento de la capacidad. La velocidad de pérdida de capacidad se ve afectada por la forma en que se utiliza y se cuida la batería.
¿Cómo se calcula la capacidad de una batería de iones de litio?
Para calcular la capacidad de una batería de iones de litio es necesario conocer la corriente y el tiempo. La corriente, que suele medirse en amperios (A) o miliamperios (mA), es la cantidad de carga eléctrica que fluye por la batería por unidad de tiempo.
El tiempo, medido normalmente en horas (h) o fracciones de hora, es la duración del ciclo de carga o descarga.
La fórmula para calcular la capacidad de la batería de iones de litio es:
Capacidad (Ah) = Corriente (A) x Tiempo (h)
Si tienes una batería de iones de litio que puede suministrar una corriente de 2 A durante 3 horas, puedes calcular su capacidad como:
Capacidad (Ah) = 2 A x 3 h = 6 Ah
Esto indica que la batería tiene una capacidad de almacenamiento de 6 amperios-hora y una salida de 6 amperios.
Este método es una estimación aproximada, ya que no tiene en cuenta variables como la temperatura, el estado de la batería, la profundidad de descarga, la velocidad de carga y descarga y la edad de la batería, que pueden afectar a su capacidad. En consecuencia, la capacidad real de la batería puede ser inferior a la cifra estimada.
¿Cuál es la batería de iones de litio de mayor capacidad?
A medida que nuestra demanda de electricidad sigue creciendo, también lo hace la capacidad de las baterías, sobre todo en el campo del almacenamiento de energía. Actualmente, la mayoría de las baterías de almacenamiento de energía pueden alcanzar hasta 280 Ah de capacidad.
Los 10 principales fabricantes de baterías de iones de litio de China están trabajando en el desarrollo de baterías de litio aún más seguras y de mayor capacidad para satisfacer la demanda del mercado. Estas empresas se han comprometido a explorar nuevas formas de mejorar la seguridad y fiabilidad de sus baterías al tiempo que aumentan su capacidad.
Aunque la capacidad máxima actual de las baterías de iones de litio varía en función del fabricante, los avances en la tecnología de las baterías son fundamentales en el campo del almacenamiento de energía.
Dado que cada vez se utilizan más fuentes de energía renovables como la eólica y la solar para generar electricidad, las baterías de almacenamiento de energía son fundamentales para almacenar y suministrar esta energía cuando se necesita, lo que las convierte en un componente vital del sistema energético.
Seguir invirtiendo en el desarrollo de tecnologías de baterías más avanzadas no sólo garantizará fuentes de energía fiables y seguras, sino que también nos ayudará en la transición hacia un futuro más sostenible.
Capacidad común de las baterías de iones de litio y su referencia de aplicación
| Batería | Capacidad | Aplicaciones |
|---|---|---|
| Batería Tycorun 10.8v 18650 | 14000mAh | bicicletas eléctricas, patinetes, drones, etc. |
| CBJJ 3.7V Batería recargable Li-ion 21700 Batería | 5000mAh | Luz de flash, mando a distancia, rueda de potencia |
| Pila AA de litio Bevigor | 3000mAh | Flash de cámara, herramienta eléctrica, iluminación fotográfica, |
| Pilas de litio recargables OooSure 3.7V 16650 button top | 2500mAh | Luz de flash, juguete |
Cada una de las pilas mencionadas tiene sus propias características y aplicaciones. Asegúrate de tener en cuenta factores como el voltaje, la capacidad y la compatibilidad con tu dispositivo antes de tomar una decisión.
Tanto si busca una batería para una e-bike, una cámara o una power wheels bateríahay una batería de litio para satisfacer tus necesidades.
¿Se puede aumentar la capacidad de las baterías de iones de litio? ¿Cómo?
La capacidad de las baterías de iones de litio puede aumentarse optimizando su diseño, su composición química y sus procesos de producción.
Algunas de las formas de aumentar la capacidad de las baterías de iones de litio son:
● Aumento de la superficie del electrodo: Ampliar el área de contacto entre los componentes activos y el electrolito puede mejorar el rendimiento.
El número de reacciones electroquímicas que realiza una pila y que se puede potenciar ampliando la superficie de los electrodos está directamente relacionado con la cantidad de carga que se puede almacenar y suministrar en una pila.
● Utilización de materiales de mayor densidad energética: La densidad energética mide cuánta energía puede contener una batería, cuánto pesa o cuánto espacio ocupa.
El uso de materiales con una mayor densidad energética puede aumentar la cantidad de energía ahorrada en una batería de cierto tamaño y peso. Algunos elementos con una alta densidad energética son el silicio, el azufre y el litio metálico.
● Mejora del rendimiento electrolítico: El electrolito es el conducto que transporta los iones entre los electrodos. Aumentar la eficacia del electrolito puede elevar la conductividad, estabilidad y seguridad de la batería. Para mejorar el rendimiento del electrolito, se pueden utilizar adiciones, electrolitos sólidos o en gel, o líquidos iónicos, entre otras opciones.
¿Cómo se mide la capacidad de las baterías de iones de litio?
Un multímetro es una herramienta que puede medir varios factores eléctricos, como la tensión, la corriente, la resistencia y la continuidad. También puede utilizar la sencilla fórmula para determinar la capacidad de una batería.
Sigue los pasos que se indican a continuación para medir la capacidad de una batería de iones de litio con un multímetro:
●Conecte el multímetro a los terminales positivo y negativo de la batería y ajústelo para medir la corriente (A).
● Anote la primera medición de corriente del multímetro.
● Conecta una carga a la batería, como una bombilla o una resistencia, y deja que se descargue hasta que la tensión caiga por debajo de un determinado nivel, como 3 V.
● Anote la medición final de corriente del multímetro.
● Lleve la cuenta del tiempo que tardó la batería en agotarse desde la tensión de arranque hasta la tensión final.
● Multiplica la corriente media por el periodo para obtener la capacidad de la batería.
Por ejemplo, si tienes una batería de iones de litio que tiene una corriente inicial de 2 A y una corriente final de 1,8 A, y tarda 2 horas en descargarse de 4,2 V a 3 V, entonces su capacidad es:
Capacidad (Ah) = (2 A + 1,8 A) / 2 x 2 h = 3,8 Ah
¿Qué factores afectan a la capacidad de las baterías de iones de litio?
Temperatura
Las baterías de iones de litio son sensibles a la temperatura, tanto externa (del entorno) como interna (de la propia batería).
Cuando se expone la batería a altas temperaturas, los procesos químicos internos pueden acelerarse, lo que se traduce en un ciclo de vida más corto y una pérdida de capacidad más rápida.
La potencia y la velocidad de carga de una batería pueden verse afectadas si se mantiene a una temperatura inferior a la óptima. La temperatura ideal de funcionamiento y almacenamiento de las baterías de iones de litio oscila entre 20 y 25 grados Celsius.
Tasa de carga
La velocidad de carga es la velocidad a la que se carga una batería, a menudo representada como un porcentaje de su capacidad total. Por ejemplo, una tasa de carga de 1C indica que la batería se cargará completamente a una corriente igual a su capacidad en una hora.
Una mayor velocidad de carga puede reducir el tiempo necesario para cargar completamente una batería. Aun así, el calor extra y el estrés que ejerce sobre la célula pueden provocar la destrucción de los electrodos y los electrolitos.
Una carga más lenta puede alargar la vida útil de la batería, pero también aumenta el riesgo de sobrecarga y autodescarga. Por tanto, las baterías de iones de litio deben cargarse al ritmo recomendado por fabricante de baterías de litio.
Profundidad de descarga
El DoD mide el porcentaje de la capacidad de almacenamiento utilizada de una batería antes de ser recargada. Se recomienda mantener las baterías de iones de litio dentro de un rango modesto del DoD, a menudo entre 20% y 80%, y evitar agotarlas por completo o cargarlas por completo.
Edad
La edad de la batería es otro factor que afecta a su capacidad y degradación. Los cambios físicos y químicos en los componentes interiores de la batería reducen su rendimiento y eficiencia a medida que envejece.
Estas alteraciones incluyen la desaparición de principios activos, la expansión de la interfase electrolítica sólida (SEI), la formación de dendritas, el aumento de la resistencia interna, la caída de la conductividad del electrolito y el aumento de las reacciones parasitarias.
Patrón de uso
El patrón de uso también es un factor que afecta a la capacidad y degradación de una batería de litio. El patrón de uso de la batería es la frecuencia y duración de su utilización a través de diversos ajustes y tareas.
Es fundamental coordinar las características y propiedades de las baterías de iones de litio con sus funciones previstas y rutinas de uso.
¿Cómo mantener correctamente la capacidad de las baterías de iones de litio?
Cargue la batería con moderación
Mantenga la batería cargada entre el 20 y el 80 por ciento de su capacidad para un rendimiento óptimo. Seguir esa idea te ayudará a evitar dañar la batería por sobrecarga o subcarga.
Los cargadores inteligentes, que pueden ajustar la corriente y el voltaje de carga en función del estado de carga de la batería, son otra opción viable.
Evite las temperaturas extremas
Las temperaturas extremas suelen acelerar la pérdida de capacidad y la degradación de una batería debido a su efecto sobre las reacciones químicas en su interior. Las altas temperaturas aumentan la resistencia interna de la batería y la autodescarga, mientras que las bajas temperaturas reducen la potencia de salida y la eficiencia de carga de la batería.
Mantenga las pilas a temperatura ambiente y alejadas de la luz solar directa y del frío extremo. Es mejor guardar la batería en un lugar fresco y seco mientras no se utiliza.
Utilice la batería con regularidad
La vida útil de las baterías de iones de litio disminuye con el tiempo y el uso. Aunque no utilices tu batería, con el tiempo perderá parte de su capacidad debido a las interacciones parasitarias y a la disolución del electrolito.
Si quiere evitar que su batería entre en un estado de descarga profunda y pierda su eficacia, debe utilizarla al menos una vez cada varias semanas o meses. También debe controlar el nivel de carga de la batería y cargarla si desciende por debajo de 50%.
Sustituya la batería cuando sea necesario
Incluso con cargas y mantenimiento regulares, la vida útil de una batería de iones de litio tiene un límite finito y acabará necesitando una sustitución.
Dependiendo del tipo, la calidad y el uso, una batería de iones de litio puede durar unas 2.000 cargas y descargas. Puede controlar el SoH de su batería comprobando su capacidad, tensión y resistencia interna a intervalos regulares.
Si observa una disminución significativa de estos indicadores, un rendimiento deficiente y una menor duración de su smartphone, puede que haya llegado el momento de adquirir una batería nueva.
Conclusión
Ya hemos hablado de cómo la salud de una batería se ve afectada por su capacidad, que es la cantidad de energía que puede almacenar y proporcionar.
La capacidad de las baterías de iones de litio depende de muchos factores, como el tipo y la calidad de las celdas, la tensión de la batería, la temperatura, la velocidad de carga, la profundidad de descarga, la edad y el patrón de uso.
Conocer estos factores y calcular la capacidad de tu batería de iones de litio puede ayudarte a optimizarlas para que duren más y rindan mejor.
Preguntas frecuentes
Según el tipo y la calidad de la celda, la capacidad de las baterías de iones de litio 18650 oscila entre 1200mAh y 3600mAh, su tamaño es de 18 mm por 65 mm y la tensión nominal es de 3,6 voltios.
El tipo y la calidad de las celdas, el voltaje y la potencia en vatios-hora afectan a la capacidad de una batería de iones de litio de 3 celdas. El rango de capacidad de una batería de iones de litio de 3 celdas común oscila entre 6.000 mAh y 10.000 mAh, con una tensión nominal de 9,6 V o 10,8 V en función del material químico.
La capacidad de una pila 21700 Li-ion es la cantidad de energía que puede almacenar y suministrar, que varía en función del tipo y la calidad de la pila. Sin embargo, suele oscilar entre 3000mAh y 5100mAh, lo que implica que una batería 21700 Li-ion puede suministrar entre 10,5Wh y 18,9Wh de energía.
