22 años de personalización de baterías
APR 22, 2023 Pageview：127
Las baterías pueden ser desechables o recargables, pero por lo general son desechables. Las baterías se utilizan generalmente para alimentar vehículos eléctricos, dispositivos electrónicos portátiles y otros equipos. Las baterías contienen una o más celdas electroquímicas que convierten la energía química en energía eléctrica. La energía química generalmente proviene de una celda de combustible o de una celda electroquímica (a veces llamada pila voltaica).
Las baterías vienen en diferentes tamaños y formas dependiendo de la aplicación de la batería. Algunas baterías están diseñadas para reemplazarse rápidamente, mientras que otras duran más y están diseñadas para aplicaciones en las que se dejarán en su lugar durante largos períodos de tiempo, como automóviles eléctricos o dispositivos electrónicos portátiles como computadoras portátiles y teléfonos móviles.
Muchas baterías modernas también utilizan la química de iones de litio, que se ha convertido en la química dominante debido a su alta densidad de energía, baja autodescarga y buen ciclo de vida en comparación con otras químicas.
La densidad de potencia de la batería es la cantidad de energía que se puede almacenar en una batería. Cuanto mayor sea la densidad de energía de la batería, mayor será la cantidad de energía que se puede almacenar en una batería.
La densidad de energía de la batería aumenta con el tiempo a medida que la batería pierde su carga con el tiempo. Una batería de alta densidad tendrá más energía que una de baja densidad, pero también durará más antes de perder su carga.
Cuanto mayor sea la densidad de potencia, más potente será el dispositivo. La densidad de potencia se mide en vatios hora por kilogramo (Wh/kg). Por ejemplo, una batería típica de iones de litio tiene una densidad de potencia de aproximadamente 1500 Wh/kg.
La capacidad de una batería es la cantidad de electricidad que puede almacenar cuando está completamente cargada. La capacidad de una batería depende del tamaño, la forma y el material del que está hecha. Las baterías normalmente se clasifican en kwh/kg o mAh/g o miliamperios-hora por gramo (mAh/g).
Cálculo de la densidad de potencia de la batería
La densidad de potencia de la batería es una medida de la carga disponible de una batería. Una mayor densidad de energía de la batería significa que se puede almacenar más energía en una batería del mismo tamaño, por lo que las baterías con densidades de energía más altas son útiles para aplicaciones donde hay una gran demanda de energía, como los vehículos eléctricos.
La fórmula para calcular la densidad de potencia de una batería es:
Densidad de potencia = Densidad de energía x Voltaje
Dónde:
La densidad de energía es la cantidad de energía que se puede almacenar por unidad de volumen o masa de la batería, generalmente medida en vatios-hora por litro (Wh/L) o vatios-hora por kilogramo (Wh/kg).
El voltaje es la diferencia de potencial entre los dos terminales de la batería, generalmente medido en voltios (V).
Para calcular la densidad de potencia de una batería, necesita conocer su densidad de energía y voltaje. La densidad de energía y el voltaje de una batería dependen de su química y construcción. Los diferentes tipos de baterías tienen diferentes densidades de energía y voltajes.
Por ejemplo, la densidad de energía de una batería de iones de litio suele estar entre 100 y 265 Wh/kg, y su voltaje suele estar entre 3,6 y 3,7 V. Por lo tanto, la densidad de energía de una batería de iones de litio puede oscilar entre 360 y 981 W/kg.
Aquí hay otro ejemplo: suponga que desea una capacidad de 500 Wh/kg (o 500 vatios hora por kilogramo) de su paquete. Eso requeriría algo así como 36 celdas en serie, eso es 24 V/36 Whr o 3,6 V/celda, o alrededor de 3 Ahr. Si está dispuesto a aumentar la capacidad a 6 Ahr a 30 Whr/lb (o 1 kWh por kilogramo), entonces puede obtener 250 Wh (6 x 3 Ahr) por libra de peso, eso es 1 kW.
Es importante tener en cuenta que la densidad de potencia de una batería no es lo mismo que su potencia de salida. La potencia de salida de una batería depende de la corriente que puede entregar, que está limitada por su resistencia interna y otros factores. La densidad de energía simplemente indica cuánta energía se puede almacenar en un volumen o masa dado de la batería.
Densidad de potencia de la batería frente a densidad de energía
La densidad de potencia de la batería y la densidad de energía son dos métricas importantes que se utilizan para caracterizar el rendimiento de las baterías. La densidad de energía se refiere a la cantidad de energía que puede entregar una batería por unidad de peso o volumen, mientras que la densidad de energía se refiere a la cantidad de energía que se puede almacenar en una batería por unidad de peso o volumen.
En otras palabras, la densidad de energía es una medida de qué tan rápido una batería puede entregar energía, mientras que la densidad de energía es una medida de cuánta energía puede almacenar una batería.
Por ejemplo, una batería de alta potencia puede entregar una gran cantidad de energía en un corto período de tiempo, mientras que una batería de alta energía puede almacenar una gran cantidad de energía pero entregarla más lentamente.
Tanto la densidad de potencia como la densidad de energía son consideraciones importantes al elegir una batería para una aplicación en particular. Las baterías de alta potencia a menudo se usan en aplicaciones que requieren un suministro rápido de energía, como los vehículos eléctricos, mientras que las baterías de alta energía a menudo se usan en aplicaciones que requieren almacenamiento de energía a largo plazo, como los sistemas de energía renovable.
En palabras simples, mientras que la densidad de energía se refiere a la cantidad de energía que una batería puede entregar por unidad de peso o volumen, la densidad de energía se refiere a la cantidad de energía que una batería puede almacenar por unidad de peso o volumen. Ambas métricas son importantes al elegir una batería para una aplicación en particular.
Comparación de densidad de energía de la batería
Aquí hay una comparación de las densidades de potencia de diferentes tipos de baterías:
Las baterías de iones de litio tienen una densidad de potencia de alrededor de 100-265 Wh/kg y 250-670 Wh/L. Son el tipo de batería más utilizado en electrónica portátil y vehículos eléctricos.
Baterías de níquel-cadmio
Las baterías de níquel-cadmio tienen una densidad de potencia de alrededor de 50-80 Wh/kg y 140-300 Wh/L. Se utilizan comúnmente en herramientas eléctricas y sistemas de respaldo de emergencia.
Baterías de plomo ácido
Las baterías de plomo-ácido tienen una densidad de potencia de alrededor de 30-50 Wh/kg y 60-75 Wh/L. Se utilizan comúnmente en automóviles y otros vehículos, así como para energía de respaldo en entornos industriales.
Baterías de hidruro de níquel-metal
Las baterías de hidruro de níquel-metal tienen una densidad de potencia de alrededor de 60-120 Wh/kg y 140-300 Wh/L. Se utilizan comúnmente en vehículos híbridos y dispositivos electrónicos portátiles.
Baterías de estado sólido
Las baterías de estado sólido tienen el potencial de lograr densidades de energía mucho más altas que las baterías convencionales, con algunas estimaciones que las sitúan en 500-1000 Wh/kg y 1000-2000 Wh/L. Sin embargo, todavía se encuentran en las primeras etapas de desarrollo y aún no están ampliamente disponibles.
Vale la pena señalar que la densidad de potencia de una batería no es el único factor que determina su idoneidad para una aplicación en particular. También se deben tener en cuenta otros factores como el costo, el ciclo de vida, la seguridad y el impacto ambiental.
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