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Carga de la batería de iones de litio
Una batería de litio secundaria se comporta de forma similar a otros tipos de baterías en el sentido de que alimenta otros dispositivos (lo que se denomina descarga) y luego necesita cargarse para poder volver a utilizarla. Si desea un desglose completo de las diferencias entre las baterías de SLA (plomo-ácido sellado) y las de litio, puede leerlo aquí. Este blog profundizará en las celdas de litio y sus configuraciones, lo que significan en aplicaciones prácticas, y cómo la construcción de una batería de litio la alinea mejor para rendir en aplicaciones específicas.
Cuando se quita la parte superior de una batería de litio, lo primero que se ve son las celdas individuales y una placa de circuito de algún tipo. Hay tres tipos de celdas que se utilizan en las baterías de litio: cilíndricas, prismáticas y de bolsa. A efectos de este blog, todas las celdas son de fosfato de hierro y litio (LiFePO4) y de 3,2 voltios (V).
Una pila cilíndrica se parece más a lo que se piensa de una pila doméstica tradicional – como una pila AA – y es exactamente de donde este factor de forma se inspiró para la forma cuando salieron al mercado por primera vez a mediados de la década de 1990. Las pilas de litio cilíndricas están disponibles en diferentes anchuras y longitudes, con diferentes amperios-hora y como pilas de energía o de potencia. Estos tipos de celdas pueden utilizarse para paquetes de baterías grandes y pequeños de distintas capacidades y voltajes. Sin embargo, las celdas cilíndricas son las más idóneas para aplicaciones como baterías AH más pequeñas, herramientas eléctricas, drones, juguetes infantiles y equipos médicos en los que el espacio es limitado y el peso es un factor de rendimiento general.
Batería de litio-metal
Una batería se compone de un ánodo, un cátodo, un separador, un electrolito y dos colectores de corriente (positivo y negativo). El ánodo y el cátodo almacenan el litio. El electrolito transporta los iones de litio cargados positivamente del ánodo al cátodo y viceversa a través del separador. El movimiento de los iones de litio crea electrones libres en el ánodo que crean una carga en el colector de corriente positiva. A continuación, la corriente eléctrica fluye desde el colector de corriente a través de un dispositivo alimentado (teléfono móvil, ordenador, etc.) hasta el colector de corriente negativo. El separador bloquea el flujo de electrones dentro de la batería.
Mientras la batería se descarga y proporciona corriente eléctrica, el ánodo libera iones de litio hacia el cátodo, generando un flujo de electrones de un lado a otro. Al conectar el dispositivo, ocurre lo contrario: Los iones de litio son liberados por el cátodo y recibidos por el ánodo.
Tamaños de baterías de iones de litio
Las baterías de iones de litio y de metal de litio de repuesto (no instaladas), incluidos los bancos de energía y los estuches de carga de baterías de teléfonos móviles, deben llevarse únicamente en el equipaje de mano. Cuando se facture una maleta de mano en la puerta de embarque o en el avión, todas las baterías de litio de repuesto y los bancos de energía deben sacarse de la maleta y guardarse con el pasajero en la cabina del avión. Los terminales de las baterías deben estar protegidos contra los cortocircuitos.
Esto incluye las baterías metálicas de litio de repuesto y las baterías recargables de iones de litio de repuesto para aparatos electrónicos personales como cámaras, teléfonos móviles, ordenadores portátiles, tabletas, relojes, calculadoras, etc. Esto también incluye los cargadores de baterías externos (recargadores portátiles) que contienen una batería de iones de litio. Para las baterías de litio que se instalan en un dispositivo (ordenador portátil, teléfono móvil, cámara, etc.), véase la entrada de “dispositivos electrónicos portátiles que contienen baterías”.
Límites de tamaño: Las pilas de litio-metal (no recargables) están limitadas a 2 gramos de litio por pila. Las baterías de iones de litio (recargables) están limitadas a 100 vatios hora (Wh) por batería. Estos límites permiten casi todos los tipos de baterías de litio utilizados por el ciudadano medio en sus dispositivos electrónicos. Con la aprobación de la aerolínea, los pasajeros también pueden llevar hasta dos baterías de iones de litio de repuesto más grandes (101-160 Wh) o baterías de metal de litio (2-8 gramos). Este tamaño cubre las baterías de larga duración de los ordenadores portátiles del mercado secundario y algunas baterías de mayor tamaño utilizadas en equipos audiovisuales profesionales.
Componentes de la batería de iones de litio
Una batería de iones de litio (Li-ion) es una tecnología avanzada de baterías que utiliza iones de litio como componente clave de su electroquímica. Durante un ciclo de descarga, los átomos de litio del ánodo se ionizan y se separan de sus electrones. Los iones de litio salen del ánodo y atraviesan el electrolito hasta llegar al cátodo, donde se recombinan con sus electrones y se neutralizan eléctricamente. Los iones de litio son lo suficientemente pequeños como para poder moverse a través de un separador micropermeable entre el ánodo y el cátodo. En parte debido al pequeño tamaño del litio (sólo superado por el hidrógeno y el helio), las baterías de iones de litio son capaces de tener un voltaje y un almacenamiento de carga muy altos por unidad de masa y de volumen.
Las baterías de iones de litio pueden utilizar diferentes materiales como electrodos. La combinación más común es la de óxido de cobalto de litio (cátodo) y grafito (ánodo), que es la que se encuentra más comúnmente en los dispositivos electrónicos portátiles, como los teléfonos móviles y los ordenadores portátiles. Otros materiales del cátodo son el óxido de manganeso de litio (utilizado en los automóviles eléctricos e híbridos) y el fosfato de hierro de litio. Las baterías de iones de litio suelen utilizar éter (una clase de compuestos orgánicos) como electrolito.