Pasivación de la batería de litio

¿Qué es la pasivación de las baterías de litio?

La pasivación es un fenómeno que afecta a las baterías de litio. En general, la pasivación es una película de capa fina de cloruro de litio (LiCl) que se forma en la superficie del ánodo de litio. El cloruro de litio es una capa de película de alta resistencia entre los electrodos. Esta película sirve como protección para que el ánodo de litio no se descargue por sí solo cuando la carga se retira fuera de la celda. Esta película de cloruro de litio es la razón por la que las baterías de litio tienen una vida útil prolongada, que puede superar los diez años.

La pasivación puede causar un retraso en el voltaje cuando se coloca una carga en la celda.

¿Cuáles son las características de la pasivación de la batería de litio?

La pasivación tiene características únicas en las baterías de litio. Los científicos han estudiado estas características y las han dividido en cuatro aspectos.

· Polarización inducida por capa de pasivación.

· Tasas de descarga bajas a largo plazo.

· Química de la capa de pasivación de litio.

· Cinética del crecimiento de la capa de pasivación.

Al estudiar la polarización, se demostró que una polarización inicial (el retraso en el voltaje) fue seguida por otra polarización "secundaria" en algunos casos.

Al estudiar los efectos de las tasas de descarga bajas a largo plazo en la batería de litio, se descubrió que las tasas de descarga de la ley cambiaban la capa de pasivación de litio. Este cambio resultó en un aumento de la velocidad de corrosión del litio, disminuyendo así la capacidad de la celda.

También se observó que la degradación era mucho mayor cuanto mayor era la temperatura.

El estudio de la química y la cinética de las capas de pasivación de litio mostró algunos resultados distintivos. Se observó que se formó una fina capa primera "capa primaria", que es la responsable de la pasivación. Más tarde se formó otra capa porosa más gruesa en la primera capa. Esta capa secundaria se formó debido a la descarga parcial. Resultó de la precipitación de los productos de corrosión del litio. Se encontró que contenía compuestos como Li2S2O4, Li2S2O5 y Li2SnO6, donde n siempre es mayor que dos.

La primera capa "primaria" es responsable del retardo de voltaje inicial en la celda (polarización) bajo carga. Mientras que la segunda capa porosa es responsable de inducir una segunda polarización que inhibe la descarga de alta velocidad.

Cuando se coloca una carga en una celda, la capa de pasivación que es de alta resistencia hace que el voltaje de la celda caiga. La reacción de descarga actúa lentamente para eliminar esta capa de pasivación y, al hacerlo, se reduce la resistencia interna de la celda. Este proceso hace que el voltaje de la celda alcance un nuevo valor máximo deseado que permanece constante si no ocurren otros cambios.

Cuando se retira la carga, se forma nuevamente la capa de pasivación.

Tenga en cuenta que las altas cargas en las celdas de litio pueden hacer que aumente el retardo de voltaje, lo que aumenta la pasivación.

En términos generales, la pasivación no afecta a la mayoría de los usuarios de baterías de litio. Sin embargo, hay ciertos aspectos en los que la pasivación puede causar problemas o incluso ser fatal. Es por eso que consultar al fabricante de la batería es siempre lo mejor que se puede hacer.

¿Cuáles son los efectos de la pasivación de la batería de litio?

La pasivación es importante en las baterías de litio. Sin él, las baterías de litio no se pueden almacenar. Esto se debe a que el cloruro de litio producido en la superficie es muy compacto, lo que evita aún más la reacción de litio y cloruro de tionilo. Este acto hace que la autodescarga dentro de la batería sea mínima. De esta forma, la vida útil de la batería de litio puede superar los diez años. Para resumir lo anterior, la pasivación puede proteger la capacidad de la batería al mismo tiempo que protege la batería de la pérdida de capacidad.

También hay algunos efectos no deseados para la pasivación como:

· Cuando intente utilizar una batería de litio que haya estado almacenada durante algún tiempo, el voltaje de funcionamiento inicial de la batería será bajo. Además, llevará algún tiempo que ese voltaje alcance el valor requerido. Este fenómeno se denomina "pasivación de voltaje".

· La pasivación no afecta a las aplicaciones donde no se requiere un gran cambio de corriente. Sin embargo, para aplicaciones que requieren grandes cambios o cambios accidentales en la corriente, la pasivación es un defecto fatal en ese sistema.

· La pasivación puede causar una gran pérdida de capacidad y reducir la tasa de utilización de la batería si no se usa durante más de 6 meses. Es por eso que usar la batería cada tres a seis meses la mantiene en uso y hace que la tasa de utilización alcance hasta el 90%.

La capa de pasivación formada en las baterías de litio se puede mantener al mínimo aplicando una corriente baja continua o una descarga de corriente alta periódicamente mientras la batería está almacenada. Sin embargo, este proceso acortará la vida útil esperada de la batería.

Para aplicaciones que requieren que las baterías se almacenen durante mucho tiempo, como un sistema de armas y un sistema de comunicación. En estos casos la batería se puede activar cada seis meses, de esa forma; la pasivación de voltaje se puede resolver.

En el caso de las baterías de cloruro de tionilo de litio, la pasivación se produce en ellas cuando se almacenan. Para este tipo de baterías, deben activarse antes de usar el "proceso de despasivación".

El proceso de despasivación debe seguir lo siguiente:

La carga para despasivación debe ser dos veces la corriente de trabajo.

El tiempo de despasivación depende del tiempo de almacenamiento de la batería:

· 15 segundos para una batería que se almacena durante tres meses.

· 30 segundos para una batería que se almacena durante seis meses.

60 segundos para una batería que se almacena durante doce meses.