Batería de níquel hierro frente a energía de iones de litio, protección ...

Las tecnologías de baterías de níquel-hierro (NiFe) y de iones de litio (Li-Ion) son las dos tecnologías de baterías recargables más comunes en el mundo. Se encuentran en la mayoría de los dispositivos electrónicos de consumo, como teléfonos móviles y computadoras portátiles. Sin embargo, tienen algunas características que los separan entre sí.

Entendiendo las químicas

Batería de níquel-hierro

El NiFe tiene óxido-hidróxido de níquel III en las placas positivas. Las placas negativas, por otro lado, contienen iones. El electrolito está hecho de hidróxido de potasio. Las baterías tienen materiales activos que se mantienen unidos con tubos de acero niquelados. A veces, también se utilizan bolsillos perforados para mantener los materiales juntos.

Una de las principales ventajas de las baterías de níquel-hierro es la tolerancia al abuso. Son muy robustos y pueden soportar la sobrecarga y la sobredescarga mejor que otras tecnologías de batería. Si se tratan bien, las baterías pueden durar hasta 20 años.

Tienen baja solubilidad de los reactivos dentro del electrolito. Esto les da la capacidad de sobrevivir al ciclismo frecuente.

Sus células se cargan y descargan muy lentamente. Esto se ve afectado por la lenta formación de cristales de iones, que conserva los electrolitos. Pero limita el rendimiento de alta velocidad.

Sin embargo, tienen una energía específica muy baja, poca retención de carga y son costosos de fabricar. Es por eso que otras baterías recargables como Li-Ion las han superado.

batería de iones de litio

Las baterías de iones de litio o simplemente LIB son un grupo de baterías recargables comunes en los dispositivos de consumo. Se complementan con su alta densidad energética. Contienen iones de litio que se mueven del ánodo al cátodo durante la descarga y de cátodo a ánodo durante la carga.

La mayor ventaja de las LIB es su gran capacidad de almacenamiento. Pueden transportar hasta 159 vatios-hora por kg. Aparte de esto, mantienen la carga mejor que NiFes.

No es necesario que descargue completamente los LIB. Esto se debe a que no tienen memoria de carga, lo que afecta a la composición química de muchas baterías. Es por eso que pueden manejar más ciclos de carga / recarga.

Aunque también tienen algunas desventajas. Por ejemplo, comienzan a degradarse en el momento en que salen de la fábrica. Incluso en el estante, todavía pierden una carga. Solo pueden durar unos dos o tres años a partir de la fecha de fabricación, en comparación con el NiFe que puede durar hasta 20 años. Aparte de eso, son bastante sensibles a las altas temperaturas y pueden dañarse si se descargan por completo.

Batería de níquel hierro de almacenamiento de energía frente a iones de litio

Tanto las baterías de níquel-hierro como las de iones de litio son baterías de almacenamiento. Sin embargo, tienen diferentes capacidades y capacidades de almacenamiento.

Baterías de níquel-hierro

Esta batería fue introducida en el mercado en 1900 por Thomas Edison. Ha habido varios desarrollos centrados en una mayor energía y un mejor rendimiento. Tienen voltaje de circuito abierto de 1.4V. El voltaje de descarga es de aproximadamente 1,2 V.

Tienen una densidad de energía de 20 a 45 vatios-hora por kg. Esto se refleja en una densidad de 65 a 90 vatios por kg y ciclos de vida de 2000 a 5000. Tienen propiedades de larga duración, y es por eso que a veces se utilizan con fines de tracción.

A pesar de esto, desde entonces han cedido su mercado. Las principales razones de esto son su costo de fabricación. Tienen poca energía específica y muy poca retención de carga.

Características principales:

Energía por peso

30-50 vatios-hora / kg

Energía por tamaño

30 vatios hora / l

Potencia / peso

100 vatios / kg

Eficiencia de carga 65%

Eficiencia de descarga

Energía / precio al consumidor 85%

1,5– 6,6 Wh / US $

Las baterías tienen una tasa de autodescarga del 10 al 15% por mes. Aparte de eso, su duración de vida puede llegar hasta los 100 años. La descarga profunda repetida no reduce la vida de ninguna manera importante.

El voltaje nominal de la celda es de 1,2 V. Como se indicó anteriormente, la descarga profunda no destruye las baterías.

Las baterías de NiFe se utilizan en muchos sistemas de almacenamiento debido a su capacidad para soportar el abuso. Y como pueden durar años, devuelven el valor de su inversión.

baterías li-ion

Los sistemas de almacenamiento de energía modernos dependen cada vez más de las LIB. Una de las principales razones de esto es su alta capacidad. Pueden almacenar más energía que las baterías de níquel-hierro.

Las baterías se discutieron por primera vez en la década de 1970. Pero no fue hasta 1991 que se lanzaron comercialmente. Desde entonces se han convertido en los favoritos entre muchos usuarios de dispositivos electrónicos.

Son los más preferidos para los sistemas de almacenamiento de energía de batería. Dado que estos sistemas deben responder rápidamente a las llamadas para descargar, las baterías de iones de litio lo facilitan.

Especificación

Energía específica 100-265 Watt-hora / kg

Densidad de energía 250-693 vatios-hora / l

Potencia / peso específico

250-340 vatios / kg

Eficiencia de carga 80%

Eficiencia de descarga

Energía / precio al consumidor 90%

3,6 vatios hora / US $

Los LIB tienen una tasa de descarga baja de 0,35% a 2,5% por mes. Esto depende del estado de la carga. Aparte de esto, dan una duración de ciclo de 400 a 1200 ciclos.

Protección de la batería de níquel-hierro y de iones de litio

Ha habido varios problemas de seguridad con las baterías de iones de litio. Aunque son poderosos, uno de los problemas que tienen es que pueden explotar fácilmente y provocar un incendio. Debido a la inestabilidad de los metales de litio, las baterías modernas utilizan iones de litio.

Los iones de litio son más seguros siempre que siga las instrucciones del usuario correctamente. Ciertas cosas les afectan. Por ejemplo, son bastante reactivos a las altas temperaturas. Aparte de eso, la descarga profunda y la sobrecarga afectan su capacidad. Por lo tanto, asegúrese de mantenerlos alejados de tales cosas y daños físicos.

Los NiFes son mucho más fáciles de manejar. Pueden soportar el abuso. Además, no se ven muy afectados por la descarga profunda. Sin embargo, debe mantenerlos en buenas condiciones para que le sirvan durante un período prolongado.

Aplicaciones de la batería de níquel-hierro y de iones de litio

Tanto las baterías de iones de litio como las de níquel-hierro se utilizan en:

· Dispositivos portátiles. Estos incluyen teléfonos, computadoras portátiles, tabletas, cámaras digitales, linternas y muchos otros.

· Herramientas eléctricas. Herramientas como taladros inalámbricos, lijadoras y sierras, entre otras, también dependen de estas baterías.

· Automóvil eléctrico. En la actualidad, ha habido un número creciente de vehículos eléctricos en el mercado. Los coches eléctricos, los vehículos híbridos, las bicicletas eléctricas, los patinetes, las sillas de ruedas y muchos otros aparatos similares están equipados con estas baterías.

Las baterías de iones de níquel no son muy populares hoy en día en comparación con las LIB. Sin embargo, hay algunos trenes, por ejemplo en los EE. UU., Que todavía los utilizan. Las LIB, por otro lado, siguen creciendo en popularidad. Se utilizan en casi todos los dispositivos electrónicos.

Pensamiento final

La creciente demanda de energía de la batería ha llevado a la producción y adopción de baterías de iones de litio en todo el mundo. Diferentes fabricantes están presentando mejores productos en términos de rendimiento. Las baterías de NiFe son caras de fabricar y no tan potentes, una razón por la que no son muy populares. Pero como duran mucho más, se utilizan en muchos dispositivos de gama alta. La conclusión es que ambas baterías son excelentes, según la aplicación.