Diferencia entre revisiones de «Batería de ion de litio»

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En renglón

Revisión del 04:51 19 may 2009

Una batería de iones de litio, fabricada por Varta, expuesta en el Museum Autovision de Altlußheim, en Alemania

La batería de iones de litio, también denominada batería Li-Ion, es un dispositivo diseñado para almacenamiento de energía eléctrica que emplea como electrolito, una sal de litio que procura los iones necesarios para la reacción electroquímica reversible que tiene lugar entre el cátodo y el ánodo.

Las propiedades de las baterias de Li-ion, como la ligereza de sus componentes, su elevada capacidad energética y resistencia a la descarga, la ausencia de efecto memoria o su capacidad para operar con un elevado número de ciclos de regeneración, han permitido el diseño de acumuladores livianos, de pequeño tamaño y variadas formas, con un alto rendimiento, especialmente adaptados para las aplicaciones de la industria electrónica de gran consumo^[1] Desde la primera comercialización a principios de los años 1990 de un acumulador basado en la tecnología Li-ion, su uso se ha popularizado en aparatos como teléfonos móviles, agendas electrónicas, ordenadores portátiles y lectores de música.

Sin embargo, su rápida degradación y sensibilidad a las elevadas temperaturas, que pueden resultar en su destrucción por inflamación o incluso explosión, requieren en su configuración como producto de consumo, la inclusión de dispositivos adicionales de seguridad, resultando en un coste superior que ha limitado la extensión de su uso a otras aplicaciones.

A principios del siglo XXI, en el contexto de la creciente carestía de combustibles derivados del petróleo, la industria del automóvil anunció el desarrollo y comercialización de vehículos con motores eléctricos basados en la tecnología de las baterías de iones de litio, con los que se pueda disminuir la dependencia energética de estas fuentes a la vez que, siendo de baja emisión de gases invernadero, también limitar los efectos en el cambio climático debido al calentamiento global.^[2]

Ventajas

Esta tecnología se ha situado como la más interesante en su clase en usos para ordenadores portátiles, teléfonos móviles y otros aparatos eléctricos y electrónicos. Los teléfonos móviles, las agendas electrónicas, e incluso los nuevos reproductores MP3 vienen con baterías basadas en esta tecnología, gracias a sus varias 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.
Gran capacidad de descarga. Algunas baterías de Li-Ión -las llamadas "Lipo" Litio-ión Polímero- que hay en el mercado, se pueden descargar totalmente en menos de dos minutos.
Poco espesor: Se presentan en placas rectangulares, con menos de 5 mm de espesor. Esto las hace especialmente interesantes para integrarlas en dispositivos portátiles que deben tener poco espesor.
Alto voltaje por célula: Cada batería proporciona 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 poco, lo que evita la necesidad de circuitos reguladores. Esto es una ventaja, ya que hace muy fácil saber la carga que almacena la batería.
Larga vida en las baterias profesionales para vehículos eléctricos. Algunos fabricantes muestran datos de más de 3.000 ciclos de carga/descarga para una pérdida de capacidad del 20% a C/3.
Facilidad para saber la carga que almacenan. Basta con medir, en reposo, el voltaje de la batería. La energía almacenada es una función del voltaje medido.
Muy baja tasa de autodescarga: Cuando guardamos una batería, ésta se descarga progresivamente aunque no la usemos. En el caso de las baterías de Ni-MH, esta "autodescarga" 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. Tienen una vida útil de unos 3 años o más si se almacenan con un 40% de su carga máxima.
Soportan un número limitado de cargas: entre 300 y 1000, menos que una batería de Ni-Cd e igual que las de Ni-MH.
Son caras: Su fabricación es más costosa que las de Ni-Cd e igual que las de de Ni-MH, si bien actualmente el precio baja rápidamente debido a su gran penetración en el mercado, con el consiguiente abaratamiento. Hoy (enero de 2009) podemos decir que se utilizan en todos los teléfonos móviles y ordenadores portátiles del mundo y continúa extendiendo su uso a todo tipo de herramientas portátiles de baja potencia.
Pueden sobrecalentarse hasta el punto de explotar: Están fabricadas con materiales inflamables que las hace propensas a detonaciones o incendios, por lo que es necesario dotarlas de circuitos electrónicos que controlen en todo momento la batería.
Peor capacidad de trabajo en frío: Ofrecen un rendimiento inferior a las baterías de Ni-Cd o Ni-MH a bajas temperaturas, reduciendo su duración hasta en un 25%.

Cuidado de la batería

Estas baterías no tienen efecto memoria, y por ello no hace falta descargarlas por completo. De hecho no es recomendable, dado que puede acortar mucho su vida útil. Sin embargo, y a pesar de no requerir de un mantenimiento especial, al igual que las otras baterías, necesitan ciertos cuidados:

Es recomendable que permanezcan en un sitio fresco (15 ºC), y evitar el calor.
Cuando se vayan a almacenar mucho tiempo, se recomienda dejarlas con carga intermedia.
La primera carga no es decisiva en cuanto a su duración. Es un mito probablemente heredado de las baterías de níquel.
Es preciso cargarlas con un cargador específico para esta tecnología. Usar un cargador inadecuado dañará la batería y puede hacer que se incendie.

Hay que tener en cuenta que existen en el mercado muchas combinaciones de Litio, lo que esto puede llevar a muchas características diferentes.

Notas y referencias

Enlaces externos

[1] Marshall Brain, ‘’How Lithium-ion Batteries Work‘’, en howstuffworks.com

[2] Diario El País, 02/06/2008

[1]

[2]

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 Hay que tener en cuenta que existen en el mercado muchas combinaciones de Litio, lo que esto puede llevar a muchas características diferentes.
-¿Es verdad que antes de usar por primera vez mi dispositivo debo cargarlo durante 10 a 12 horas?
-NO. De hecho, ninguna batería Li-Ion actual requiere cargas superiores a 8 horas, independiente de las circunstancias.
-¿Es verdad que la batería debe pasar varios ciclos de carga/descarga antes de alcanzar su máximo rendimiento?
-NO. A una batería de Li-Ion le es indiferente que una carga sea la número 1, 5 ó 50.
-¿Es verdad que debo agotar por completo la batería antes de volver a cargarla para mejorar su desempeño?
-Absolutamente NO.
-La composición de las baterías de Litio-Ion hace preferibles las descargas parciales a una completa. Peor aún, si es sometida con frecuencia a pérdidas totales de energía, sus circuitos pueden asumir un desperfecto que gatillará un mecanismo de bloqueo que inactivará las celdas.
-Pero hay una excepción: las baterías de dispositivos grandes - como las notebooks - dotadas con válvulas de medición, pueden descalibrarse con el uso y entregar lecturas equivocadas. Por ello es recomendable agotarlas completamente una vez cada 30 ciclos, a fin de que sus niveles vuelvan a cero.
-¿Es perjudicial mantener la batería conectada al cargador si ya ha completado la carga?
-NO. Contrario a las baterías basadas en Níquel - cuya permanencia prolongada en el cargador puede dañarlas e incluso provocar un incendio - las baterías de Litio-Ion poseen un circuito que corta el paso de energía una vez que la carga se ha completado. Usualmente, esto se indica por una luz en el dispositivo.
-Eso sí, siempre está la posibilidad de un fallo o sobrecarga en el transformador, por lo que tampoco se lo debe dejar conectado a la red eléctrica en forma permanente.
-¿Es perjudicial para la batería de un notebook que este trabaje siempre conectado a la corriente?
-Qué bueno que lo pregunten porque no sólo ES perjudicial, sino que una computadora portátil es el escenario más nocivo sobre el cual puede funcionar una batería debido a dos factores letales: calor y estrés.
-El calor actúa disminuyendo la resistencia de la batería, por lo que su capacidad para retener electricidad será cada vez menor. De hecho una batería de Litio-Ion nunca debería trabajar a temperaturas sobre 60ºC (rango que se aproxima a los 40ºC a 50ºC de algunas notebooks). A su vez, mantener la computadora conectada a la corriente estando en uso le genera un "estrés" constante, debido a que la fuerza a conservar un 100% de su carga.
-El daño es tal, que una batería cuya carga se mantiene al 100% a 60ºC, luego de tres meses conservará sólo el 60% de su capacidad total, reduciendo su vida útil a escasos 12 meses.
-¿Qué hacer para evitarlo? Si ocupás la notebook como reemplazo de un equipo de escritorio, lo más aconsejable es retirar la batería. Pero, como al quitarla queda abierto su compartimento, no se recomienda si la habitación donde trabajás está demasiado expuesta a la humedad o el polvo.
-En el caso de mi PDA o celular, ¿da igual cargarla usando el transformador que el cable USB?
-Según informa Palm, debe preferirse el uso del cargador pues provee siempre el amperaje correcto. El puerto USB de algunas computadoras - en especial las notebooks - no siempre mantendrán los 500mA requeridos, por lo que tomará hasta tres veces más completar la carga.
-No voy a usar mi dispositivo durante algunos meses, ¿cómo debo almacenar la batería?
-Según estudios conducidos por BatteryUniversity, toda batería de Litio-Ion resiste mejor el paso del tiempo con un 40% de su carga. Por ejemplo, una batería guardada a temperatura ambiente con un 40% de carga mantendrá un 96% de su capacidad total después de un año; mientras que una almacenada con el 100% de su carga sólo retendrá el 80%, en igual periodo.
-Es por este motivo, que la mayoría de los dispositivos traen de fábrica una pequeña carga inicial.
-Lo que sí está claro es que una batería de Litio-Ion NUNCA debe almacenarse descargada. Puede provocarle un daño irrecuperable.
-¿Cuánto dura una batería de Li-Ion?
-Si hablamos de su vida útil, cada vez se introducen nuevas mejoras en la tecnología por lo que - bien cuidadas - pueden durar entre 500 a 1000 ciclos de carga/descarga, lo que se traduce en un promedio de dos a tres años (luego se produce desgaste químico).
-Si hablamos de la duración de una carga, entonces dependerá de las características de cada batería y dispositivo, pero acá tenés siete medidas que nos ayudarán a maximizarla:
-Alejalas del calor: Las baterías de Li-Ion son sumamente susceptibles a las altas temperaturas, por lo que usar tus dispositivos en un ambiente fresco extenderá su funcionalidad.
-Apagá las transmisiones inalámbricas: Los infrarrojos (IrDA), Bluetooth y Wi-Fi son verdaderos vampiros de electricidad, siendo equivalentes a mantener un celular en uso todo el tiempo. Apagá estas funciones cuando no sean necesarias.
-Evitá usar tu unidad de CD o DVD: El gasto no sólo corre por cuenta del láser y la batería, sino también del motor que hace girar el disco. Y mejor ni hablar de las grabadoras...
-Reducí el brillo de la pantalla: Algunos equipos lo hacen en forma automática pues, mientras menos luz generen, menos energía demandarán.
-Retirá tarjetas de memoria o llaves USB: No dejes que sus dimensiones reducidas te engañen, pues energizarlas requiere un flujo adicional de electricidad. Esto es especialmente válido para dispositivos pequeños, como teléfonos o PDAs.
-Evitá usar aplicaciones de audio: Aún con audífonos, la generación de sonido requiere un gasto constante de energía. Peor todavía si se alimentan parlantes externos.
-Evitá usar el equipo: Es la mejor forma de ahorrar energía... ¡Ja! :)
 ==Notas y referencias==