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Fundamentos
Qué hay dentro de una batería y por qué se comporta como se comporta.
Así funciona una celda de iones de litio
Cada celda tiene dos electrodos: el ánodo (generalmente de grafito) y el cátodo (un óxido metálico que contiene litio). Entre ambos se encuentra el separador, que impide un cortocircuito; el electrolito deja pasar los iones de litio.[1]
- Carga: los iones se desplazan del cátodo al ánodo y se intercalan en el grafito.
- Descarga: los iones vuelven y, al mismo tiempo, los electrones circulan por el circuito externo: el aparato funciona.
Las celdas de iones de litio no tienen efecto memoria y presentan una autodescarga reducida.[1]
Serie y paralelo: qué significa «10S4P»
S (serie) suma la tensión, P (paralelo) suma la capacidad. El contenido energético resulta de tensión × capacidad.[1]
Así, una batería 10S4P tiene 10 grupos de celdas en serie, cada uno con 4 celdas conectadas en paralelo: 40 celdas en total. Calcular su propia configuración
Por qué se sustituyen siempre todas las celdas
Las celdas envejecen de forma distinta, incluso celdas idénticas en las mismas condiciones. En un ensayo de laboratorio con 48 celdas idénticas, la dispersión del envejecimiento fue de más del 25 %.[2]
El BMS detiene la descarga en cuanto el grupo más débil alcanza su tensión mínima.[3]
Por eso, las celdas nuevas y las viejas mezcladas no funcionan bien juntas. Por este motivo, en una sustitución de celdas se cambian todas las celdas.
Capacidad y corriente admisible
La capacidad (Ah) describe cuánta carga puede almacenar una celda. La corriente permanente admisible (A) es otra magnitud y depende del tipo de celda y de las condiciones de temperatura indicadas en la hoja de datos.[4]
Más Ah no significa automáticamente más potencia del motor. Las celdas nuevas deben ser adecuadas para la demanda de corriente, la electrónica existente y el cargador.
El sistema de gestión de baterías (BMS)
Toda batería de litio necesita una electrónica de protección. Mantiene cada celda dentro del rango seguro y a menudo es la razón por la que una batería se desconecta «de repente». El BMS[3][1]
- supervisa la tensión de cada grupo de celdas,
- mide la temperatura y la corriente,
- estima el estado de carga (SoC) y el estado de salud (SoH),
- equilibra los grupos de celdas (balancing)
- y desconecta al alcanzar valores límite.
Fuentes (4)
- VDE Verband der Elektrotechnik (Asociación alemana de electrotecnia): FAQ Batterien (preguntas frecuentes sobre baterías). Enlace
- C. Kairies: Batteriealterung (envejecimiento de las baterías). Conferencia, Universidad de Paderborn, 2019. Enlace
- Fraunhofer IIS: Batteriemanagementsysteme (sistemas de gestión de baterías; hoja de producto). Enlace
- Datos de los fabricantes de las celdas: LG (INR18650-MJ1, -M29, -M26/M26S, INR18650-HE2), Sony/Murata (US18650VTC4, VTC5, VTC6), Panasonic NCR18650PF y Axcom Sub-C (YT2000SCP, YT3000SCP), como ejemplos técnicos; Molicel INR21700-P45B; Samsung INR21700-50E; Lithium Werks ANR26650M1B; celda LiFePO4 IFR32700 (dato del distribuidor). Enlace
Muéstrenos su batería
Una foto de la batería y de la placa de características, así como una breve descripción del fallo, bastan para una primera valoración.