Cómo cargar baterías de litio de forma segura en 60 minutos

La elección del cargador de baterías es crucial en términos de velocidad de carga y longevidad de la batería. La elección de una velocidad de carga rápida o lenta también influye en el cuidado de la batería.

Evite sobrecargar la batería. La sobrecarga puede acelerar el envejecimiento prematuro e incluso provocar un desbordamiento térmico.

Cargadores

Las baterías de litio de su e-bike, scooter o coche eléctrico requieren un cuidado especial al cargarlas. Si se dejan enchufadas demasiado tiempo, pueden sobrecargarse e incluso explotar; por lo tanto, enchúfelas solo cuando sea necesario y nunca las deje desatendidas más de varias horas seguidas.

Las baterías de litio requieren una velocidad de carga muy lenta para evitar sobrecargas y riesgos de incendio, con una velocidad no superior a la que puede tardar en alcanzar la carga 80%. Esto da tiempo a los electrodos para absorber los iones de litio en sus láminas de grafito sin verse abrumados por cargas rápidas como 4C o 10C; aunque las cargas más rápidas podrían seguir funcionando en ciertas aplicaciones, pero acortarán significativamente la vida útil de la batería.

Un cargador de baterías debe estar cuidadosamente diseñado para cada tipo de batería que vaya a cargar, con un microprocesador equipado para analizar su estado de salud y determinar su capacidad para aceptar cargas completas. Esto permite al cargador ajustar la corriente de carga en consecuencia y evitar sobrecargas; algunas baterías incorporan circuitos de protección que impiden que se produzcan sobrecargas.

Las baterías utilizadas con regularidad deben almacenarse entre 40%-70% de su capacidad para una longevidad óptima. Para que una batería descargada recupere este nivel de almacenamiento, basta con cargarla durante 60 minutos.

Investigadores de la Universidad de California en San Diego han desarrollado un ánodo de batería de iones de litio capaz de cargarse al 80 por ciento en menos de una hora, utilizando una mezcla de diferentes tamaños y espacios de partículas en su composición para producir lo que TechXplore describe como una "superficie extremadamente grande". Además, durante la producción se aplicaron tratamientos especiales de calentamiento y enfriamiento para minimizar la exposición del ánodo a altas temperaturas durante el menor tiempo posible, lo que promete un importante ahorro de tiempo al cargar coches eléctricos, aparatos electrónicos portátiles u otros dispositivos alimentados por baterías.

Pilas

El litio es un componente integral de las baterías de litio debido a su ligereza, alto potencial electroquímico y rápida tasa de transferencia de electrones, cualidades que permiten una mayor densidad de potencia por paquete de baterías a la vez que se reduce el tamaño total. En la actualidad, el litio domina la producción de baterías debido a su disponibilidad y coste; sin embargo, las baterías de iones de sodio han avanzado rápidamente en los últimos años como alternativas de menor coste para muchas aplicaciones.

Las baterías recargables se han incendiado recientemente en todo el país, incluido un incidente en junio que se cobró cuatro vidas en una tienda de bicicletas eléctricas de Nueva York. Sin embargo, las investigaciones indican que muchos cuerpos de bomberos carecen de la formación adecuada para hacer frente a los incendios provocados por baterías de iones de litio.

Los tipos de batería fabricados con diferentes sustancias químicas de litio varían en cuanto a duración del ciclo, resistencia interna y tasas de autodescarga. La mejor forma de evaluar el estado de una batería es su capacidad; la pérdida determina cuándo será necesario sustituirla. El recuento de ciclos no puede proporcionar un indicador preciso, ya que la profundidad de descarga varía y no existen normas universales que definan lo que constituye un ciclo (para más detalles, consulte nuestro documento BU-501: Conceptos básicos sobre la descarga).

Las Flash Batteries están diseñadas con las celdas más seguras y de mayor calidad para ofrecer un rendimiento óptimo. Nuestra química de fosfato de hierro y litio (LiFePO4) ofrece una vida útil prolongada y una seguridad superior, así como un uso óptimo de cada célula a través de nuestro sistema de gestión de baterías Mastervolt (BMS). Después, nuestro sistema de equilibrado flash supervisa su estado durante los ciclos de carga y descarga para equilibrar automáticamente las células de alto y bajo rendimiento.

La electrónica de control de los paquetes de baterías debe ser capaz de soportar altas corrientes de carga/descarga, entornos húmedos y golpes mecánicos. En Mastervolt lo conseguimos gracias a nuestro sistema de gestión de baterías NMEA 2000, CZone o MasterBus totalmente integrado, que facilita la supervisión/equilibrado de las baterías durante las operaciones y la integración en los sistemas de alimentación que accionan sus equipos.

Seguridad

Las nuevas tecnologías e innovaciones están superando la capacidad de las organizaciones de seguridad y los cuerpos de bomberos para seguir el ritmo, lo que ha provocado incendios de baterías de litio en ciudades como Nueva York y San Francisco que, al parecer, causaron graves daños estructurales.

Aunque el litio es un elemento inerte, las pilas son muy sensibles a condiciones ambientales como la temperatura y la exposición química. Por eso se han implantado nuevas normas de seguridad para prevenir y gestionar los incidentes y accidentes relacionados con las pilas; entre esas medidas figuran mantenerlas alejadas de objetos metálicos, no tocarlas con agua líquida o salada y mantenerlas alejadas de entornos con mucha humedad.

Las baterías son susceptibles de sufrir tensiones cuando se recargan, sobre todo a temperaturas extremas o con un estado de carga (SoC) demasiado alto. Exponerlas a un calor excesivo o mantenerlas a un SoC extremo provoca un aumento de la resistencia interna y una pérdida de capacidad; utilizar baterías de iones de litio a un SoC medio proporciona una longevidad y un rendimiento óptimos.

Las baterías propensas a las fugas químicas pueden fallar durante la carga. Estas fugas pueden provocar cortocircuitos que provoquen el desbordamiento térmico de las celdas cercanas y, finalmente, un incendio que se propague rápidamente y sea difícil de contener.

Los últimos diseños de baterías de iones de litio emplean separadores ultrafinos, que aumentan la vida útil pero son susceptibles a la contaminación por impurezas o clavos/objetos afilados que podrían penetrarlos y desencadenar un desbocamiento térmico imposible de detener.

También preocupa el uso del litio en vehículos, donde podría estar expuesto a accidentes de tráfico o abusos que pueden provocar incendios. Un estudio reciente realizado por Andersson et al descubrió que, cuando se introduce pronto en una situación de incendio, la espuma de baja expansión o el gas nitrógeno como agentes de extinción pueden ayudar a enfriar rápidamente las baterías al tiempo que extinguen las llamas con rapidez.

Dejando a un lado la extinción de incendios, los vehículos que funcionan con baterías siempre deben ser manipulados por un mecánico experto certificado para vehículos híbridos y eléctricos. Esto garantiza que se inspeccionen adecuadamente antes de que se produzcan inundaciones y que se mantengan a una distancia mínima de 15 metros de cualquier material inflamable.