Las baterías de metal de litio se miden por

La batería de iones de litio es la batería recargable más utilizada. Las baterías de iones de litio se utilizan ampliamente en dispositivos electrónicos portátiles, incluidos vehículos eléctricos y varias aplicaciones más grandes, y también se están volviendo cada vez más populares en aplicaciones aeroespaciales y militares. La tecnología sobre la que funciona la batería fue desarrollada principalmente por Akira Yoshino, John Goodenough, Rachid Yazami y Stanley Whittingham, en los años 70 y 80 y luego fue comercializada en 1991 por un equipo de Sony y Asahi Kasei bajo la dirección de Yoshio Nishi.

En estas baterías, los iones de litio migran desde el electrodo negativo a través de un electrolito al electrodo positivo. Este es el movimiento durante la descarga, pero lo contrario es el caso cuando la batería se está cargando. Las baterías de iones de litio utilizan compuestos de litio intercalados como material en el electrodo positivo y, en general, se utiliza grafito en el electrodo negativo.

¿Cómo se mide la batería de metal de litio?

La "capacidad de la batería" generalmente se mide en amperios-hora de la carga almacenada en la batería. Y esto está determinado por la masa del material activo en la batería. La capacidad de la batería indica la cantidad máxima de energía que se puede obtener de la batería en determinadas condiciones. Sin embargo, la capacidad de almacenamiento principal de la batería puede variar mucho de la capacidad nominal porque su capacidad depende en gran medida de su antigüedad y del historial de la batería. Esto incluye el estado de carga o descarga y los regímenes de carga de la batería.

Luego, en algunos casos, la energía almacenada en las baterías, (que se conoce como capacidad de la batería), se mide en vatios-hora (Wh) o kilovatios-hora (kWh) o, como hemos dicho, en amperios-hora (Ahr). .

Sin embargo, la medida más utilizada de la capacidad de la batería es el Ah. Y esto se define como la cantidad de horas que una batería puede suministrar una corriente que es igual a la tasa de descarga al voltaje nominal de la batería para la batería.

La unidad Ah se usa comúnmente en sistemas de batería porque el voltaje de la batería puede variar a lo largo del ciclo de carga o descarga (durante toda la vida útil de la batería). La capacidad de Wh se puede aproximar por la capacidad de Ahr multiplicando la capacidad de AH por el voltaje nominal de la batería (o, si se conoce, por el tiempo promedio). Un enfoque más preciso tiene en cuenta la variación de voltaje al integrar la capacitancia AH x V (t) durante el período del ciclo de carga.

Por ejemplo, el uso de una batería de 12 voltios con una capacidad de 500 Ah permitirá un almacenamiento de energía de aproximadamente 100 Ah x 12 V = 1200 Wh o 1,2 KWh.

Sin embargo, debido al impacto significativo de las tasas de carga o la temperatura, para un análisis preciso, los fabricantes de baterías también brindan información adicional sobre la variación de la capacidad de su batería.

Como ya sabemos, las celdas de iones de litio u otras celdas se miden en amperios-hora (Ah). Para ponerlo en perspectiva, lo que significa un amperio-hora es que puede derivar un amperio de la celda de la batería durante una hora. Por lo tanto, el amperio-hora es, en última instancia, el producto de las horas multiplicadas por el amperio. Del mismo modo, 1 Ah significa que puede obtener 2 A de la celda durante media hora, o puede obtener 0,25 A durante 4 horas.

La capacidad (Ah) es una medida de los culombios almacenados. Cuando miras las unidades de amperios-hora, un amperio equivale a 1 culombio por segundo. Si el amperio se multiplica por el tiempo, el resultado son culombios. Como sabemos que una hora equivale a 3600 segundos, 1 Ah equivale a 3600 amperios-segundos o (3600 culombios / segundo) × segundo, lo que corresponde a 3600 culombios de la carga almacenada en la celda. Es pertinente señalar que para las celdas más pequeñas, la capacidad se puede medir en miliamperios-hora (mAh), como se obtiene en los teléfonos inteligentes. Por ejemplo, la batería común de iones de litio 18650 almacena alrededor de 3000 mAh o 3 Ah.

¿Cuánto litio hay en una batería de metal de litio?

Esta respuesta a esta pregunta es algo relativa ya que diferentes fabricantes hacen que sus baterías sean de diferentes capacidades. Algunos para dispositivos menores, mientras que otros para fines de trabajo pesado.

Tesla, por ejemplo, utiliza el "NCR18650B" de Panasonic, que viene con una capacidad de 3250 mAh y la batería funciona a aproximadamente 4,2 V.

Generalmente, una celda 18650 de iones de litio de 2 Ah tiene típicamente un contenido de litio de aproximadamente 0,6 gramos. Por lo tanto, el contenido de litio de los 3250 mAh de Tesla será (0.6 / 2) x 3.250 = 0.975 g Li.

Por lo tanto, a una tensión de funcionamiento de 4,2 V, el contenido de litio ahora sería.

0,975 / (3250 × 4,2) = 0,0714 g / Wh = 0,0714 kg / kWh.

Esto, por supuesto, es para Tesla. Por ejemplo, Chevy Volt usa celdas tipo bolsa que pueden tener un contenido de litio diferente al de las baterías Tesla. Esta puede ser la razón por la que observa variaciones en el contenido de litio en las baterías de diferentes fabricantes. Uno de los factores decisivos es el modelo del producto o dispositivo, ya sea un automóvil o un equipo médico, el fabricante también es un factor y también la geometría de la celda.

Cómo calcular el contenido de litio en una batería

Si desea enviar o viajar con algunas de sus baterías de litio, o cualquier batería recargable que contenga litio, debe conocer el contenido de litio con lo que viaja. Es posible que también necesite conocer el contenido de litio de su batería por otras razones. Hay calculadoras de contenido de litio que puede usar en línea, puede encontrar una cuando busque en Google. Pero esta guía puede ayudarlo a calcular manualmente o si no tiene acceso a Internet cuando se debe realizar el cálculo.

Esto se aplica tanto a las baterías de metal de litio (que son desechables) como a las baterías de iones de litio (que son recargables).

Al considerar el "contenido de litio" de una batería, no significa necesariamente que deba averiguar cuánto metal de litio hay en la batería. Los avances tecnológicos han ayudado al desarrollo de nuevas aleaciones que reemplazan al litio en las baterías y lo convierten en un "equivalente" del litio en la batería. Por lo tanto, están sujetos a las mismas reglas y pautas que el litio.

El contenido de litio (o litio equivalente) de una batería recargable o paquete de baterías se puede calcular multiplicando 0,3 x amperios. Por lo tanto, una batería de 2 Ah contiene 0,6 gramos de litio (2 x 0,3) y una batería de portátil de 8 celdas de 2 Ah contiene 4,8 gramos, es decir (8 unidades x (0,3 x 2 Ah)).