Guía de calculadora de diseño de baterías de iones de litio

Nunca pasará un día en el mundo actual de la electrónica portátil sin entrar en contacto con una batería recargable de iones de litio. Estas baterías alimentan sus teléfonos móviles, relojes inteligentes, tabletas, computadoras portátiles, automóviles, motocicletas, hogares y aviones. Sin embargo, dado que las cosas se complican con el voltaje y la capacidad diferentes de cada celda, creemos que las personas que diseñan los paquetes de baterías deben conocer algunos conceptos básicos del diseño de baterías de iones de litio.

Por lo tanto, este artículo le brinda una descripción general de cómo calcular la capacidad de la batería de iones de litio, qué es la calculadora de batería de iones de litio y cómo verificar el diseño de la batería de iones de litio.

¿Qué es una calculadora de diseño de batería de iones de litio?

Una calculadora de diseño de batería de iones de litio es una calculadora que se utiliza para determinar la capacidad de la batería en función de la corriente en miliamperios (mA) o miliamperios horas (mAh). La capacidad de una batería o acumulador es la cantidad de energía almacenada de acuerdo con el valor actual particular de temperatura, carga y descarga y tiempo de carga o descarga.

Una calculadora de diseño de batería de iones de litio se utiliza básicamente para calcular la corriente de carga y descarga de una batería. Es una medida de la corriente que se carga y descarga una batería para alcanzar su capacidad especificada para una potencia determinada. Sin embargo, es diferente para diferentes fabricaciones de las baterías dependiendo de la vida útil de la batería.

También es un dato importante para una batería, ya que la energía almacenada o utilizable para la mayoría de las baterías depende de la velocidad de la corriente de carga o descarga. Sin embargo, si descargas en una hora para una capacidad determinada tendrás menos energía que si descargas en 20 horas, a la inversa almacenarás menos energía en una batería con una carga de corriente de 100 A durante 1 h que con una carga de corriente de 10 A durante 10 horas.

¿Cómo se calcula la capacidad de la batería de iones de litio?

La vida útil de la batería generalmente se mide en base a la capacidad actual de la batería en miliamperios (mA) y miliamperios horas (mAh). El amperio es un elemento eléctrico que se utiliza para calcular el flujo de corriente hacia la carga o carga. La vida útil o la fuerza de la batería se puede determinar a partir de la corriente de entrada de la batería y la corriente de carga del circuito. Cuando la corriente de carga es baja, la vida útil de la batería será alta y viceversa.

La capacidad de la batería se puede calcular matemáticamente a partir de la siguiente fórmula:

Duración de la batería = capacidad de la batería en mAh / corriente de carga en mA * 0,70

El factor de 0,7 tiene en cuenta factores externos que pueden influir en la duración de la batería.

Tiempo de ejecución = (10 * amperios horas) / carga de vatios

El tiempo de ejecución es la cantidad de ciclos de carga hasta el final de la vida útil de la batería.

Es muy importante conocer la capacidad de la batería que está usando para que tenga una idea de cuándo reemplazar la batería o cuándo descargarla, ya que no es muy seguro usarla cuando está al final de su vida útil. Por eso se calcula y se conoce la capacidad de la batería.

¿Cómo se comprueba el diseño de la batería de iones de litio?

Una batería consta de una o más celdas electroquímicas (celdas de batería) que convierten la energía química en energía eléctrica (durante la descarga) y la energía eléctrica (durante la carga) en energía química. En las actividades de descarga-carga, la forma de los elementos que se encuentran dentro de una batería y las reacciones químicas determinan la química de una batería. Hay varias formas de comprobar el diseño de la batería de iones de litio. Inherentemente, la química de iones de litio no es segura, por lo que la elección de la celda, el proceso de fabricación, el diseño de la batería eléctrica y mecánica o el diseño de la batería se vuelven muy importantes para garantizar una batería segura.

La Figura 1 muestra una vista simplista de un diseño típico de batería recargable de iones de litio. Este consta de tres componentes principales de la batería: celdas, carcasa y electrónica. Este es básicamente un diseño simple de una batería de iones de litio que normalmente se usa en varios dispositivos electrónicos.

La celda es la fuente de energía de la batería y viene en varias dimensiones, formas y químicas. El objetivo principal de la electrónica es garantizar que las celdas se utilicen en sus condiciones de funcionamiento seguras. La carcasa proporciona una protección de integridad estructural para las celdas y la mesa.

También es importante conocer los diseños básicos utilizados en las baterías que son los siguientes;

Celdas secundarias y primarias

Aunque no lo parezca, las baterías secundarias se utilizan para todas las baterías secundarias híbridas, enchufables y vehículos eléctricos. Una batería primaria es una batería que no se puede recargar y una batería secundaria es una batería que se puede recargar.

Núcleo, módulos y paquetes

Los vehículos híbridos y eléctricos tienen un paquete de baterías de alto voltaje en serie y en paralelo que consta de módulos y baterías individuales. Una celda es la forma empaquetada más pequeña que puede tomar una batería y generalmente es de uno a seis voltios en el orden. Un módulo se compone de varias celdas que generalmente están conectadas en serie o en paralelo. Luego se ensambla un paquete de baterías conectando módulos en serie o en paralelo y de esta manera se prepara el diseño de la batería de iones de litio de una manera sencilla.

Clasificaciones de baterías

No todas las baterías, incluso las de la misma composición, son iguales. La principal compensación en la producción de baterías es entre energía y potencia: las baterías pueden ser de alta potencia o de alta energía, pero no ambas. Los fabricantes suelen utilizar estas clases para identificar las baterías. Ciertas clasificaciones específicas son de alta durabilidad, lo que significa que a costa de la potencia y la energía, la química se ha cambiado para proporcionar una mayor duración de la batería.

Conclusión

Así, se concluye que la capacidad de la batería de iones de litio juega un papel importante en la vida útil de una batería para conocer el final de su vida útil. Aunque no es solo un factor, otros factores también son importantes. Sin embargo, el factor principal a considerar en el diseño de una batería de iones de litio es su tamaño, ya que la limitación de tamaño decide qué celda de batería se utilizará.