¿Qué es una batería de iones de litio de 24 V?
En nuestro día a día, todos utilizamos pilas de una forma u otra en nuestros mandos a distancia, coches, relojes, juguetes, y las de iones de litio son unas de las pilas recargables más utilizadas entre muchos tipos de pilas, y su dominio sigue ampliándose cada día año. Las pilas de iones de litio convierten la energía química en eléctrica mediante una reacción redox. Se dividen en pilas primarias (recargables) y secundarias (no recargables).
La batería de iones de litio proporciona energía a millones de personas cada día. Su popularidad va en aumento por su alta densidad energética, su ligereza y su capacidad de recarga. El mérito de todo esto es de los químicos M. Stanley Whittingham, John Goodenough y Akira Yoshino por desarrollar una batería de iones de litio que les valió un premio Noble en 2019.
Este artículo le presentará el tipo más común de batería de iones de litio: batería de iones de litio de 24V. Hablaremos sobre el proceso de fabricación, aplicaciones, ventajas, estándares de calidad de la batería de iones de litio de 24V, así que si usted está interesado en la batería de iones de litio de 24V, por favor siga viendo.
- Proceso de fabricación de baterías de iones de litio de 24 V
- Aplicaciones de la batería de iones de litio de 24 V
- ¿Vale la pena comprar una batería de iones de litio de 24 V?
- Ventajas ilimitadas de la batería de iones de litio de 24 V
- Normas de calidad y sus diferencias para las baterías de iones de litio de 24 V
- ¿Cuánto se puede descargar una batería de iones de litio de 24 V?
- Mantenimiento de la batería de iones de litio de 24 V
Proceso de fabricación de baterías de iones de litio de 24 V
La batería de iones de litio de 24 V consta de electrodos, separador, electrolito, carcasa para contener los materiales activos, mantener los electrodos en su sitio y dos colectores de corriente. El electrolito transporta un medio con carga de iones de litio del ánodo al cátodo o viceversa a través del separador. El separador se utiliza para evitar el contacto entre el ánodo y el cátodo, ya que ambos sirven para almacenar los iones de litio.
Los dos colectores son positivo y negativo, que llevan la carga a los dispositivos conectados. Cuando el ión-litio se mueve en el ánodo, crea electrones libres, creando un colector de corriente positivo. Así, la carga de corriente positiva fluye desde el colector positivo hasta el dispositivo conectado al colector negativo.
La producción de baterías de iones de litio de 24 V consta de tres pasos principales:
1. Preparación del electrodo
2. Montaje de la célula
3. Acabado de celdas o activación electroquímica de baterías.
Prismáticas, cilíndricas y de bolsa son los diferentes diseños de baterías de iones de litio y para todos los procesos de fabricación son similares.
Analicemos los tres procesos anteriores uno por uno en detalle.
1.Preparación del electrodo.
En primer lugar, se fabrica la pasta mezclando el aditivo conductor, el material activo y el aglutinante con el disolvente. El material activo es un electrodo positivo, un electrodo negativo y un electrolito que ayuda a cargar y descargar las reacciones electroquímicas.
El material activo es una forma de carbono para el ánodo, y para el cátodo, es óxido de iones de litio. Los materiales del electrodo actúan como portadores de corriente dentro y fuera de la célula, y están recubiertos de una lámina metálica por ambos lados. El aditivo conductor es un material a base de carbono que aumenta la conductividad del electrodo. El aglutinante desempeña un papel fundamental en la fabricación de pilas, ya que se encarga de sujetar los electrodos y el material activo. La N-metilpirrolidona es el aglutinante del cátodo y el caucho de estireno-butadieno el del ánodo.
El lodo preparado se bombea a una matriz. El troquel del cátodo se recubre con papel de aluminio y el del ánodo con papel de cobre. A continuación, la matriz se envía al horno de secado para evaporar la humedad del disolvente. La lechada catódica es tóxica y necesita una normativa de emisiones, mientras que la lechada anódica es a base de agua y puede expulsarse directamente a la atmósfera. Debido a la contaminación presente entre el material del ánodo y el cátodo, que tiene la potencia de arruinar la batería, suelen procesarse en una sala diferente.
Tras el proceso de secado, los electrodos se introducen en una máquina de corte longitudinal para cortarlos según las dimensiones diseñadas para la célula. Además, se mantienen en un horno de vacío para eliminar los restos de humedad del agua. Para reducir la corrosión y la reacción química en los electrodos, se comprueba el nivel de humedad después del secado.
2.Montaje de la célula.
El ánodo y el cátodo listos se intercalan con un separador en el ensamblaje de la célula. Este conjunto se denomina subconjunto de electrodos y también estructura interna de la célula.
A continuación, las láminas de aluminio y cobre se sueldan sobre electrodos. Un método de soldadura muy utilizado es la soldadura por ultrasonidos y, en ocasiones, la soldadura por resistencia. A continuación, se introduce un electrolito en la carcasa formada para completar el proceso.
3.Acabado de celdas o activación electroquímica de baterías.
Antes de realizar la entrega final de la célula a la fabricación, se aplica la activación electroquímica de la batería para un funcionamiento estable.La electroquímica es una relación entre la producción de electricidad y la reacción química asociada a ella o viceversa.
Aplicaciones de la batería de iones de litio de 24 V
sistema de alimentación ininterrumpida
Cuando la fuente de alimentación principal no está, puede disponer de un SAI con batería de iones de litio de 24 V que mantiene su dispositivo en funcionamiento durante un breve periodo de tiempo.
energía eléctrica para vehículos
Vehículo eléctrico alimentado principalmente por una batería de iones de litio.
almacenamiento de energía solar
Se puede ahorrar energía utilizando un sistema fotovoltaico durante el día, pero durante la noche se puede disponer de un acumulador solar con batería de iones de litio de 24 V para descargar la energía almacenada.
sistema de alarma
Muchos sistemas de alarma utilizan baterías de iones de litio para proteger sus bienes, como vehículos o viviendas.
fuentes de alimentación
La batería recargable de iones de litio es muy conocida por su uso en paquetes de energía utilizados en ordenadores portátiles, bancos de energía y móviles.
equipos móviles
La batería ligera de iones de litio de 24 V es la mejor opción para equipos de movilidad, desde sillas de ruedas eléctricas hasta salvaescaleras.
¿Vale la pena comprar una batería de iones de litio de 24 V?
En las tres últimas décadas, el precio de las baterías de iones de litio ha bajado de 96% a 98%. Actualmente cuestan 42 veces menos que el precio de hace 3 décadas. El coste de una batería de iones de litio de 24 V se decide en función del kilovatio-hora, por lo que una batería con una capacidad de un kilovatio-hora cuesta alrededor de $140. A continuación se enumeran las ventajas que confirmarán que merece la pena comprarla.
Ventajas ilimitadas de la batería de iones de litio de 24 V
A continuación se muestra la lista de ventajas de las baterías de iones de litio de 24 V frente a otras baterías.
- Ligero
- Mayor densidad energética
- Baja tasa de descarga
- ciclo de carga y descarga es más
- Funciona a mayor tensión
- Ecológico
- Compacto
- Bajo mantenimiento
- Rápido y eficaz
- Ideal para uso intensivo
- funcionan incluso a temperaturas extremas
- Rendimiento y longevidad
- El derroche de energía es mucho menor
- variedad de modelos disponibles
Normas de calidad y sus diferencias para las baterías de iones de litio de 24 V
El gobierno ha establecido muchas normas para las pruebas y la certificación de las baterías de iones de litio de 24 V y todas son casi similares de una forma u otra. Aquí vamos a discutir las normas establecidas por las organizaciones con sede en EE.UU., las organizaciones internacionales y las normas, y la Comisión Electrotécnica Internacional.
Organización y normas basadas en EE.UU.".
OSHA (Administración de Seguridad y Salud en el Trabajo):
La OSHA es una agencia reguladora del departamento de trabajo estadounidense. La OSHA publica una norma para prevenir la mortalidad laboral en el lugar de trabajo mediante la aplicación de estándares. Mantienen y aprueban una lista de laboratorios de pruebas reconocidos a nivel nacional que proporcionan la certificación y las pruebas necesarias para las pilas de litio.
Marcado CE:
La Unión Europea regula el contenido de metales pesados de las baterías de iones de litio.
Ejemplos de metal restringido:
Cadmio (< 0,002% en peso)
Mercurio (<0,0005% en peso)
Plomo ( 0,0004% en peso)
La norma como ANSI C18.2, PARTE 2 Y ANSI C18.3, PARTE 2 son normas listadas por ANSI ( THE AMERICAL NATIONAL STANDARDS INSTITUTE) para la seguridad de la batería de iones de litio.
Organizaciones y normas internacionales
ONU/DOT
Las Naciones Unidas publican una directiva reguladora para el transporte y embalaje seguro de baterías de iones de litio con la recomendación de transporte de mercancías peligrosas.
Laboratorios Underwrite
Es una agencia independiente para la publicación de normas de seguridad.
Para la batería de litio las normas UL son:
- UL1642
- UL2054
- UL2580
La Comisión Electrotécnica Internacional
La CEI publica normas de seguridad general y especificaciones de transporte para productos electrónicos y eléctricos. Algunas palabras clave para las baterías de iones de litio son:
- IEC62133
- IEC60086-4
- IEC61960
- IEC62281
Otras listas de normas
- Directiva de la UE - 2006/66/CE y 2001/95/CE
- BATSO
- JIS
- SAE Internacional
- CHIA
¿Cuánto se puede descargar una batería de iones de litio de 24 V?
Uno puede descargar una batería de iones de litio de 24V hasta que el circuito de seguridad de tiempo de la batería permanece lleno. Si uno descarga por debajo de 2V que abre el circuito de seguridad de la batería, una batería se considera muerta.
Mantenimiento de la batería de iones de litio de 24 V
Todas las baterías necesitan mantenimiento y no pueden permanecer inalteradas durante mucho tiempo. Si sigue las pautas de mantenimiento que se indican a continuación, se asegurará el funcionamiento prolongado de la batería.
Si una batería de iones de litio de 24 V se descarga por debajo de 2,5 voltios por celda, un circuito de seguridad integrado en la batería se abre y parece estar muerta.
Uno puede descargar una batería de iones de litio de 24V hasta que el circuito de seguridad de tiempo de la batería permanece lleno. Si uno descarga por debajo de 2V que abre el circuito de seguridad de la batería, una batería se considera muerta.
La vida útil estimada de una batería de iones de litio de 24 V es de 2 a 3 años, o puede ofrecerte un ciclo de funcionamiento de hasta 500 ciclos. Un ciclo significa cargar la batería completamente, descargarla y volver a cargarla. Si se deja desatendida, puede durar un máximo de seis meses.
Siguiendo los métodos de carga/instrucciones mencionadas en el manual mantendrá la vida de la batería de iones de litio de 24V hasta la marca.
