22 años de personalización de baterías
Jan 07, 2023 Pageview：167
Introducción
Los dispositivos portátiles de hoy en día usan dos tipos diferentes de baterías: iones de litio y fosfato de hierro y litio. A pesar de ciertos paralelismos entre ellos, existen variaciones significativas en términos de alta densidad de energía, largos ciclos de vida y seguridad. Dado que la mayoría de las personas tienen un teléfono, una tableta o una computadora, ciertamente están familiarizadas con la tecnología de iones de litio. Debido a sus componentes económicos y su resistencia a altas temperaturas, las baterías de fosfato de hierro y litio son una forma más reciente de batería que está ganando popularidad en las industrias manufactureras.
¿Cómo funciona la batería de iones de litio?
Las baterías recargables de iones de litio se construyen a partir de uno o más compartimentos productores de energía conocidos como celdas, como cualquier otra batería. Esencialmente, cada celda consta de tres partes: un electrolito, que se encuentra entre el electrodo positivo y el terminal positivo o + de la batería, y dos electrodos, uno de los cuales está conectado al terminal negativo y el otro al terminal positivo. En las baterías más antiguas, el fosfato de hierro y litio se usa como electrodo positivo en lugar de la combinación química más común de óxido de cobalto y litio (LiCoO2) (LiFePO4). El electrolito cambia de un tipo de batería a otro y el electrodo negativo generalmente está formado por carbono (grafito), pero estas diferencias no son cruciales para comprender los fundamentos de cómo funciona la batería.
La mayoría de las baterías de iones de litio funcionan de manera similar. El electrodo positivo, hecho de óxido de litio-cobalto, libera algunos de sus iones de litio durante la carga de la batería. Estos iones de litio fluyen a través del electrolito hasta el electrodo negativo, hecho de grafito, donde permanecen. A lo largo de este proceso, la batería absorbe y almacena energía. La energía que alimenta la batería se crea cuando los iones de litio de la batería regresan a través del electrolito al electrodo positivo durante la descarga. En cada caso, los electrones giran alrededor del circuito exterior en la dirección en que se mueven los iones. Dado que el electrolito sirve como una barrera aislante eficaz para los electrones, estos no pueden atravesarlo.
Un proceso, el paso de iones a través del electrolito y otro, el movimiento de electrones a través del circuito externo, en la dirección opuesta, son procesos interdependientes, y si uno se detiene, el otro también se detiene. Una batería completamente descargada evita que los electrones pasen por el circuito exterior, por lo que se pierde energía si los iones dejan de viajar a través del electrolito debido a esto. Similar a cómo cesa el flujo de iones y electrones cuando se apaga el dispositivo que alimenta la batería. La alta tasa de descarga de la batería prácticamente se detiene.
Las baterías de iones de litio, a diferencia de otros tipos de baterías, tienen controladores electrónicos integrados que controlan cómo se cargan y descargan. En algunos casos, la sobrecarga y el sobrecalentamiento de las baterías de iones de litio pueden provocar explosiones, pero evitan que eso suceda.
¿Cuáles son las ventajas de la batería de fosfato de hierro y litio?
En comparación con las baterías de plomo-ácido (LA) anteriores y otras tecnologías de baterías de iones de litio, LiFePO4 tiene ventajas significativas. Una de las opciones de mayor valor para la propulsión eléctrica es usar baterías porque son más livianas, no requieren mantenimiento, tienen mejores características de carga y descarga y tienen una vida útil significativamente más larga.
LiFePO4 también tiene una clasificación de corriente alta, un ciclo de vida largo, sin riesgo de fugas o incendios, y una tolerancia a ciclos de carga y descarga menos que ideales.
Alta eficiencia
Las baterías LiFePO4 son bastante efectivas, entonces, ¿por qué? El fosfato de hierro y litio (LiFePO4) ofrece una combinación superior de cualidades en una comparación similar con los sistemas que emplean baterías alternativas de iones de litio o ácido de plomo, especialmente para la propulsión en vehículos recreativos y pequeñas embarcaciones comerciales.
En comparación con los productos químicos LA y otros tipos de baterías de litio, las baterías LiFePO4 tienen una mayor eficiencia de descarga y carga y la capacidad de ciclo profundo al tiempo que conservan el rendimiento.
Mejor rendimiento desde la quilla hacia arriba
Las baterías de fosfato de hierro y litio (LiFePO4) son el mejor lugar para comenzar a desarrollar baterías para automóviles eléctricos debido a su mayor vida útil, bajas tasas de autodescarga, bajo peso y gran capacidad de la batería.
Una vida más larga
Los propietarios no prevén tener que reemplazar su motor cada dos o tres años en vehículos con sistemas de motor de gasolina o diésel. Como resultado, parece un poco falso exigir que los propietarios de vehículos eléctricos cambien todo el paquete de baterías con regularidad, como probablemente sea el caso de los automóviles con instalaciones de plomo-ácido.
Si se usaran baterías LA, sería extremadamente difícil defender una opción de propulsión eléctrica debido a este exigente programa de mantenimiento. Los sistemas de baterías hechos de fosfato de hierro y litio (LiFePO4) ahora pueden superar a los que funcionan con combustibles fósiles.
Proceso de carga más rápido
Las baterías LiFePO4 se cargan más rápido que las baterías de plomo ácido u otras baterías de litio porque tienen una densidad de energía cuatro veces mayor y se pueden cargar cinco veces más rápido que las baterías de plomo ácido.
El ciclo de vida de una batería LiFePO4 puede ser hasta cinco veces más largo que el de algunas baterías de iones de litio, superando con frecuencia los 5000 ciclos sin perder rendimiento de manera notable. Los paquetes de baterías LiFePO4 se pueden descargar por completo sin sufrir ningún daño o pérdida de rendimiento.
Ligero
En comparación con las baterías de plomo-ácido, las químicas de fosfato de hierro y litio (LiFePO4 o LFP) ofrecen aproximadamente un 50 % más de capacidad eléctrica utilizable con hasta un 70 % menos de peso. Además, las baterías LiFePO4 pesan alrededor de la mitad que las baterías de óxido de manganeso y litio (LMO), que son más livianas que algunas baterías de iones de litio.
Paquetes de baterías más pequeños, menos espacio sin usar y sistemas de propulsión más livianos son todos los beneficios de la mayor relación potencia-peso de LiFePO4, que también aumenta las opciones de diseño interior y mejora el rendimiento del barco y la eficiencia eléctrica.
Mantenimiento cero
Una batería de fosfato de hierro y litio no necesita mantenimiento para prolongar su vida útil, a diferencia de una batería de plomo ácido. La descarga incompleta antes de la recarga no hace que las baterías LiFePO4 experimenten ningún efecto de memoria.
¿Es el fosfato de hierro y litio más seguro que el ion-litio?
Las baterías hechas de fosfato tienen excelentes propiedades químicas y mecánicas y no se sobrecalientan peligrosamente. En consecuencia, en comparación con las baterías de iones de litio construidas con otros materiales catódicos, esto aumenta la seguridad. Esto se debe a los estados cargados y descargados físicamente idénticos y extremadamente robustos de LiFePO4, que permiten que los iones se mantengan constantes durante el flujo de oxígeno que se produce junto con los ciclos de carga o fallas potenciales. El enlace de óxido de fosfato de hierro es estructuralmente más estable cuando la batería está sobrecargada o dañada que el enlace de óxido de cobalto porque generalmente es más fuerte. Por el contrario, en otras químicas de litio, los enlaces comienzan a romperse y liberan demasiado calor, lo que eventualmente provoca una fuga térmica.
La incombustibilidad de las celdas de fosfato de litio es una propiedad crucial en el caso de un manejo erróneo durante la carga o descarga. También pueden resistir el clima extremo, como el frío intenso, el calor sofocante o el terreno accidentado. No explotarán ni se incendiarán cuando se expongan a situaciones de riesgo como colisiones o cortocircuitos, lo que reduce la probabilidad de lesiones. LiFePO4 es probablemente su mejor opción si elige una batería de litio y desea utilizarla en condiciones peligrosas o inestables. También es importante tener en cuenta que las baterías LiFePO4 son una opción ecológica porque no son tóxicas, no contaminantes y no contienen metales de tierras raras.
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