22 años de personalización de baterías
Feb 18, 2020 Pageview：551
¿Las baterías se ven afectadas por la temperatura?
Las baterías son dispositivos que convierten la energía química en energía eléctrica. Esto se hace a través de reacciones químicas que ocurren dentro de la propia batería. Esta conversión ocurre cuando los terminales de la batería están conectados. Las baterías vienen en todos los tipos y formas; también pueden ser recargables y desechables. Las baterías se componen principalmente de dos electrodos, el ánodo, que es el electrodo positivo, y el cátodo, que es el electrodo negativo. Entre ellos, está el electrolito. El electrolito es lo que conecta los dos electrodos (el ánodo y el cátodo) juntos dentro de la batería, ya que los dos electrodos no se tocan. Los electrones se reciben del cátodo y se suministran al ánodo a través de este electrolito.
El rendimiento de las baterías de iones de litio depende de la humedad y la temperatura. A medida que la batería produce electricidad a través de una reacción química, a medida que la temperatura desciende, la reacción química se ralentiza, lo que a su vez da como resultado que se produzca una corriente menor. Sin embargo, la ralentización de la reacción química debido a una temperatura más baja aumenta la vida útil de la batería. A medida que aumenta la temperatura, la reacción química se vuelve más rápida, por lo que se produce más corriente. Sin embargo, este proceso rápido reduce enormemente la vida útil de la batería.
Dicho esto, es obvio que el calor es el asesino número uno de todas las baterías. Como pauta, por cada 8 C (15 F) de aumento de temperatura, la vida útil de la batería sellada se reduce a la mitad. Eso significa que una batería sellada que está diseñada para durar 10 años a una temperatura de 25 C solo vivirá 5 años si se almacena a una temperatura de 33 C. Y duraría solo 30 meses si se expone a una temperatura de 41 C. Cabe señalar que la capacidad destruida por el calor ya no se puede recuperar.
Sin embargo, hay algunos escenarios en los que no se puede evitar el calor, como las baterías de arranque de los automóviles. La tecnología se ha vuelto tan avanzada que este tipo de baterías pueden sobrevivir en entornos más duros. Según un estudio de modo de falla de BCI de 2010, las baterías de arranque se han vuelto más resistentes al calor que nunca. En el año 2000, un aumento de 7 C en la temperatura afectó la vida útil de la batería en aproximadamente un año. En 2010, la tolerancia se ha ampliado a 12 C. Las mejoras técnicas en la fabricación de baterías de arranque han aumentado la esperanza de vida de las mismas de 41 meses en el año 2000 a 55 meses en el año 2010.
¿Cuál es la temperatura de funcionamiento segura para una batería de litio?
El uso de una batería de iones de litio es factible en un rango de temperatura de 10 ° C a + 55 ° C. Sin embargo, la carga debe realizarse solo a una temperatura de la batería de + 5 ° C a + 45 ° C. El rango de temperatura ideal de las baterías es la temperatura. Un sensor dentro de la batería asegura que no se implemente una carga de refuerzo fuera de este rango.
En general, la temperatura de funcionamiento más efectiva de las baterías de litio es de alrededor de 20 ℃, pero en un entorno de alta temperatura, existen diferentes tipos de baterías de litio que pueden funcionar bien en lugar del calor. En entornos de baja temperatura, el rango de funcionamiento recomendado para las baterías de iones de litio es de -40 ℃ a 55 ℃.
¿Cuáles son los efectos de la temperatura sobre el envejecimiento natural de las baterías de litio?
En un estudio realizado por la serie de conferencias IOP: Ciencia e ingeniería de materiales en 2015 sobre los efectos de la temperatura en el envejecimiento calendario de las baterías de iones de litio y de hidruro metálico de níquel, se utilizó una batería comercial de iones de litio de grafito / LNMC etiquetada 4411-4711 en este estudio. Se cargaron con el cargador de iones de litio ASELSAN 4400. Otra batería del tipo Ni-MH se cargó con el cargador ASELSAN 4011 Ni-MH.
Las pruebas de envejecimiento calendario se realizaron almacenándolos a temperaturas de -20 ° C, 20 ° C y 55 ° C y voltajes de circuito abierto relacionados con el 100% SOC inicialmente. Durante el almacenamiento, no se aplicó carga lenta y el voltaje de la batería pudo cambiar libremente entre dos segmentos de caracterización.
A cada una de las temperaturas especificadas, se probaron dos baterías, con el fin de demostrar la reproducibilidad de la medición. Para encontrar el envejecimiento de las baterías, las mediciones de capacidad se llevaron a cabo al comienzo de la prueba, al final de la prueba y en intervalos de cuatro semanas. Las mediciones de la capacidad electroquímica se realizaron a temperatura ambiente utilizando un ciclador de batería especial (ASPILSAN Energy). Para determinar la capacidad de las baterías de iones de litio, una carga estándar (carga de corriente constante C / 3 al 100% SOC (8,4 V), una carga de voltaje constante (8,4 V) hasta que la corriente esté por debajo de la tasa C / 10), que fue seguida por una descarga de 1C (hasta 6,4 V). Se realizaron mediciones. Para determinar la capacidad de las baterías Ni-MH, se llevó a cabo una carga estándar (carga de corriente constante C / 2 al 100% SOC (11,0 V)), seguida de medidas de descarga C / 2 (hasta 6,0 V).
Después de colocar las baterías al 100% SOC y la temperatura deseada y dejarlas reposar durante 4 semanas, luego descárguelas para determinar la pérdida de capacidad aparente seguida de un ciclo de carga / descarga para encontrar la pérdida de capacidad permanente (capacidad irreversible). La pérdida de capacidad reversible (autodescarga) se calculó tomando la diferencia entre las dos capacidades, la capacidad aparente y las pérdidas de capacidad irreversibles. Las pruebas de pérdida de capacidad se realizaron utilizando el sistema de prueba de batería Digatron BTS500.
Las pérdidas aparentes de capacidad de las baterías de Li-Ion y Ni-MH dependen de la temperatura a la que se hayan almacenado; cuanto mayor sea la temperatura, mayor será la pérdida de capacidad aparente de las baterías. Las baterías de iones de litio y Ni-MH almacenadas a -20 ° C y 20 ° C perderán hasta un 6% de su carga en 4 semanas. Si se almacenan a una temperatura más alta (55 ° C), perderán la carga a una tasa aún mayor (9% para Li-Ion y 24% para Ni-MH).
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