Carga y descarga de la batería de iones de litio

Las baterías de iones de litio tienen que ver con los movimientos de los iones de litio durante la carga y descarga. Cuando están absorbiendo energía (cargando), los iones se mueven en una dirección y se mueven en la dirección opuesta cuando están suministrando energía (descargando). Algunas personas no saben cuándo cambiar sus baterías de iones de litio. Además, otros no tienen idea de cómo funciona el proceso de carga y descarga.

Al final del artículo, obtendrá consejos que le ayudarán a saber el momento adecuado para cambiar la batería. Además, lo guiaré a través de todo el proceso de carga y descarga. Por último, conocerá la caracterización de carga y descarga de una batería de iones de litio.

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¿Cuándo cambia su batería de iones de litio?

En algún momento, deberá cambiar su batería de iones de litio. Entonces, ¿cómo sabrá cuándo y qué señales necesita reemplazar? Las células comienzan a desvanecerse apenas salen de fábrica, lo que significa que su durabilidad disminuye cada día que pasa. Una batería es una de las partes más propensas a fallar en un sistema. Es posible que deba reemplazarlo varias veces durante la vida útil de su pedido.

A veces son algunas de nuestras acciones las que acortan la vida útil de estas baterías. Por ejemplo, sobrecarga, sobrecarga, mal almacenamiento y uso indebido. Todas estas acciones disminuyen la calidad de las células muy rápidamente. Si ha estado realizando alguna de esas acciones, sepa que sus baterías están a punto de estropearse. Tendrá que reemplazarlos muy pronto.

La señal más común de que necesita reemplazar la batería es cuando está muerta. Si su batería de iones de litio deja de funcionar, será difícil revivirla porque está muerta por completo. La única opción que le queda es reemplazarlo por uno nuevo. La vida útil de las baterías de iones de litio depende del número de ciclos completos de carga y descarga.

La mayoría de los fabricantes de estas baterías indican el ciclo de vida para representar la vida útil. Consiste en el número de carga-descarga completa hasta el 80% de su capacidad. La degradación es otra razón para cambiar su batería de iones de litio. Debido a los cambios mecánicos y químicos de los electrodos, la vida útil de la batería se degrada, lo que reduce su capacidad. La principal causa de degradación es la temperatura. Debe cambiar la batería si nota algún signo de deterioro.

La variabilidad es otra razón para cambiar su batería de iones de litio. Los científicos estiman que el 30% de las células pueden perder su capacidad total después de 1000 ciclos. Algunos pueden mantener su capacidad de calidad hasta 5000 ciclos. Si no se cumplen todos los estándares, debe estar preparado para cambiar después de 3000 ciclos o menos de funcionamiento.

Proceso de carga y descarga de la batería de iones de litio.

Una batería de iones de litio recargable está formada por celdas como cualquier otra batería. Las células son compartimentos de generación de energía formados por tres componentes esenciales. Estos componentes incluyen un electrolito, positivo y electrodos. El cable positivo es el que se conecta al terminal positivo, mientras que el electrodo negativo se conecta al terminal negativo. El electrolito es la sustancia química que se encuentra entre ellos.

El electrodo positivo libera algunos de sus iones cuando la batería se está cargando. Estos iones se mueven desde el óxido de cobalto de litio (electrodo positivo) al electrodo de grafito (electrodo negativo) a través del electrolito. Después de llegar al lado del electrodo de grafito, permanece allí. Durante este proceso, la batería se almacena a medida que absorbe más.

Se supone que los iones regresan al electrodo positivo durante el proceso de descarga. Los dos métodos constituyen un buen ejemplo de reacción opuesta. Los iones viajan a través del electrolito una vez más, pero esta vez la batería está dando su energía. El movimiento de los iones del electrodo negativo al electrodo positivo es lo que alimenta la batería.

Durante los dos procesos (carga y descarga), los electrones alrededor del circuito exterior viajan en la dirección opuesta a los iones. Actúan como una barrera aislante ya que no fluyen a través del electrolito. Los dos movimientos, es decir, los iones a través del electrolito y los electrones alrededor del circuito externo, son procesos interconectados. Entonces, si alguno de ellos se detiene, el otro también se detiene.

Pierde energía si los iones dejan de moverse a través del electrolito y los electrones tampoco pueden moverse. El flujo de electrones también se detiene cuando apaga lo que sea que esté alimentando su batería. Sin embargo, incluso cuando la batería se desconecta de cualquier aparato, la descarga continúa, pero a un ritmo más lento.

Caracterización de carga y descarga de batería de iones de litio

Las baterías de iones de litio se autodescargan incluso si no suministran corriente. Los fabricantes estiman que una batería recargable típica tiene una tasa de autodescarga de 1.5-2% por mes. El estado de carga y las temperaturas pueden aumentar esta tasa. La caracterización de la autodescarga depende de la edad. A medida que la batería envejece, la frecuencia aumenta.

Las sales de litio forman los electrolitos líquidos que se encuentran en las baterías de iones de litio. Los electrolitos actúan como un camino donde los iones se mueven del electrodo negativo al positivo. La vía tiene alta conductividad debido a la combinación de carbonatos cíclicos y lineales.

Los electrodos electrolito, negativo y positivo forman los componentes principales de una batería de iones de litio. El electrodo negativo está formado por carbono, mientras que el positivo está formado por un óxido metálico. El grafito es el ánodo más preferido comercialmente. El cátodo se compone principalmente de un óxido en capas como el óxido de cobalto y litio, un polianión y / o una espinela como el fosfato de hierro y litio y el óxido de litio y manganeso, respectivamente.

Las estructuras 3d y 2d de grafeno se han utilizado recientemente para producir electrodos. Los carbonatos de dietilo y etileno se mezclan para formar un electrolito que contiene iones de litio. La seguridad, el voltaje, la vida útil y la densidad de energía pueden diferir según el tipo de materiales utilizados. Los fabricantes están explorando el uso de nanotecnología y arquitecturas novedosas para mejorar el rendimiento.

Las baterías de iones de litio están disponibles en varias formas que se clasifican en cuatro grupos. Estas formas incluyen una bolsa, rígida y cilíndrica pequeña o grande. La bolsa o las formas planas se usan comúnmente en computadoras portátiles y algunos teléfonos celulares. La forma circular pequeña no contiene terminales, y fueron ampliamente utilizados en versiones anteriores de computadoras portátiles. Por último, las baterías rígidas con terminales roscados se utilizan principalmente en la industria del vehículo.