Principio de carga y descarga de baterías

Cargar una batería implica reponer su energía química aplicando una corriente eléctrica externa. Este proceso es necesario porque, durante la descarga (cuando la batería proporciona energía), las reacciones químicas dentro de la batería convierten la energía química almacenada en energía eléctrica. El circuito externo conectado a la batería suele ser un dispositivo o una carga que consume la energía eléctrica proporcionada por la batería.

La carga normalmente se inicia aplicando un voltaje externo a los terminales de la batería. El voltaje obliga a que una corriente fluya a través de la batería, impulsando las reacciones químicas en la dirección inversa.

La carga normalmente implica regular el voltaje y la corriente suministrada a la batería para garantizar una carga segura y eficiente. Durante la carga, se produce una reacción química reversible dentro de la batería.

La carga normalmente se divide en tres etapas: corriente constante (carga masiva), voltaje constante y carga flotante. La etapa de corriente constante carga rápidamente la batería hasta que se alcanza un cierto voltaje. La etapa de voltaje constante mantiene este voltaje hasta que la corriente cae a un nivel bajo, lo que indica que la batería está casi completamente cargada. La carga flotante mantiene la batería a un voltaje más bajo para compensar la autodescarga.

Tanto el rendimiento de carga como el de descarga pueden verse influenciados por la temperatura. Durante la descarga, se invierten las reacciones químicas que ocurrieron durante la carga. Los iones pasan de un electrodo a otro generando corriente eléctrica. La profundidad a la que se descarga una batería en cada ciclo puede afectar su vida útil. Las descargas menos profundas generalmente dan como resultado una mayor duración de la batería.

La sobrecarga de una batería puede provocar sobrecalentamiento y daños. Los cargadores de baterías modernos suelen incluir circuitos de protección para evitar la sobrecarga. La descarga excesiva también puede ser perjudicial, especialmente para ciertos tipos de baterías, y puede reducir la vida útil general.

Celda de batería LiFePO4 de baja temperatura de 3,2 V y 20 A -40 ℃ Capacidad de descarga de 3C≥70 % Temperatura de carga: -20~45 ℃ Temperatura de descarga: -40~+55 ℃ Prueba de acupuntura aprobada -40 ℃ Tasa máxima de descarga: 3C

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La estructura básica de la batería

El principio de funcionamiento básico de una batería implica una reacción química en los electrodos donde se liberan o aceptan electrones, creando un flujo de corriente eléctrica a través del circuito externo. La estructura básica de una batería típica implica varios componentes clave:

Cátodo

El cátodo es el material donde tiene lugar la reducción (ganancia de electrones) durante la reacción electroquímica. Los materiales catódicos comunes incluyen óxidos metálicos, como dióxido de manganeso u óxido de litio y cobalto. En el cátodo tienen lugar reacciones de reducción que consumen electrones. Los electrones regresan al cátodo a través del circuito externo, completando el circuito eléctrico. El proceso general es reversible durante la carga, lo que permite reutilizar la batería.

Ánodo

El ánodo es el material que sufre oxidación (pierde electrones) durante la reacción electroquímica. Los materiales de ánodo comunes incluyen metales o materiales que pueden liberar electrones fácilmente.

Coleccionista

Los colectores son materiales conductores que conectan los electrodos al circuito externo, permitiendo el flujo de electrones entre el ánodo y el cátodo. En algunas baterías, estos colectores también pueden servir como colectores de corriente.

Contenedor/estuche

El contenedor o caja alberga todos los componentes de la batería y proporciona soporte estructural.

Batería de polímero resistente para portátiles de alta densidad de energía y baja temperatura Especificación de la batería: 11,1 V 7800 mAh -40 ℃ Capacidad de descarga de 0,2 C ≥80 % A prueba de polvo, resistencia a caídas, anticorrosión, antiinterferencias electromagnéticas

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Terminal

Los terminales son conexiones externas que permiten conectar la batería a un circuito externo, permitiendo el flujo de corriente eléctrica. Las reacciones químicas generales que ocurren en la batería dependen de su tipo.

Principio de carga de la batería

El principio de carga de la batería implica el proceso de reponer energía eléctrica dentro de una batería recargable. Los principios básicos de la carga de una batería varían ligeramente según el tipo de batería, pero a continuación se ofrece una descripción general:

Voltaje aplicado

El proceso de carga requiere un voltaje superior al voltaje actual de la batería. Este voltaje externo obliga a la corriente a fluir en la dirección opuesta, lo que hace que la batería absorba energía.

Voltaje y corriente

La carga implica aplicar un voltaje superior al voltaje actual de la batería. Esta diferencia de voltaje impulsa la corriente hacia la batería. La velocidad a la que la corriente fluye hacia la batería depende del voltaje aplicado y de la resistencia interna de la batería.

Etapas de carga

Corriente constante (CC): en la etapa inicial, el dispositivo de carga proporciona una corriente constante a la batería. Esto maximiza la velocidad de carga.

Control de temperatura

La temperatura afecta el rendimiento y la seguridad de la batería. Los sistemas de carga suelen monitorear y controlar la temperatura para evitar el sobrecalentamiento. Algunos cargadores ajustan la corriente de carga según la temperatura para garantizar una carga segura.

Carga inteligente

Algunos cargadores modernos incorporan algoritmos de carga inteligentes que se adaptan al estado de la batería y ajustan los parámetros de carga en consecuencia. La carga inteligente ayuda a optimizar la duración y el rendimiento de la batería.

Recombinación de gases

En las baterías de plomo-ácido se pueden generar gases durante la carga. Para evitar la acumulación de presión, algunas baterías tienen mecanismos para recombinar estos gases nuevamente en el electrolito.

Baterías de plomo-ácido: comúnmente utilizadas en aplicaciones automotrices, las baterías de plomo-ácido implican la conversión de dióxido de plomo y plomo esponjoso durante la descarga y la carga.

Principio de funcionamiento de la batería

Las baterías funcionan basándose en reacciones redox (reducción-oxidación). En términos simples, un material pierde electrones (oxidación) y otro material los gana (reducción).

Cuando una batería está en uso, el ánodo se oxida y libera electrones al circuito externo. En el cátodo, la reducción tiene lugar cuando los electrones vuelven a entrar en la batería y se combinan con los iones del electrolito. Las reacciones químicas en el ánodo y el cátodo producen la energía eléctrica que se utiliza para alimentar los dispositivos.

Es fundamental utilizar el cargador adecuado y seguir las pautas del fabricante para cargar tipos de baterías específicos. Algunos de los principios de funcionamiento de la batería incluyen los siguientes:

Corriente constante (CC)

En la etapa inicial de carga, se aplica una corriente constante a la batería. Esto ayuda a reponer rápidamente la carga y evita la sobrecarga de la batería.

Voltaje constante (CV)

A medida que la batería alcanza un mayor estado de carga, el sistema de carga cambia a un modo de voltaje constante. El voltaje entre los terminales de la batería se mantiene constante mientras la corriente disminuye.

Cambios químicos

Durante la carga, se producen cambios químicos dentro de la batería. En una batería de plomo-ácido, por ejemplo, el sulfato de plomo de la placa negativa y el dióxido de plomo de la placa positiva se convierten nuevamente en plomo y sulfato de plomo, respectivamente.

Descargar

La batería continúa produciendo electricidad mientras puedan continuar las reacciones químicas en el ánodo y el cátodo. Una vez que se agotan los reactivos o las reacciones químicas alcanzan el equilibrio, la batería se considera descargada.