Carga de las baterías de iones de litio
Estas observaciones se aplican por igual a las baterías de iones de litio y de polímero de litio. La química es básicamente la misma para los dos tipos de baterías, por lo que los métodos de carga de las baterías de polímero de litio pueden utilizarse para las baterías de iones de litio.
La carga de las células de fosfato de hierro y litio de 3,2 voltios es idéntica, pero la fase de tensión constante está limitada a 3,65 voltios.
La batería de iones de litio es fácil de cargar. La carga segura es más difícil. El algoritmo básico consiste en cargar con una corriente constante (de 0,2 C a 0,7 C, según el fabricante) hasta que la batería alcance los 4,2 Vpc (voltios por celda), y mantener la tensión a 4,2 voltios hasta que la corriente de carga haya descendido al 10% de la tasa de carga inicial. La condición de terminación es la caída de la corriente de carga al 10%.El voltaje de carga máximo y la corriente de terminación varían ligeramente con el fabricante.
Sin embargo, debe incluirse un temporizador de carga por seguridad.
La carga no puede terminarse en un voltaje. La capacidad alcanzada a 4,2 voltios por célula es sólo del 40 al 70% de la capacidad total a menos que se cargue muy lentamente. Por esta razón, es necesario seguir cargando hasta que la corriente baje, y terminar con la corriente baja.
Es importante tener en cuenta que la carga lenta no es aceptable para las baterías de litio. La química del Li-ion no puede aceptar una sobrecarga sin causar daños a la célula, posiblemente sacando el metal de litio y volviéndose peligroso.
La carga flotante, sin embargo, es una opción útil. El problema de seguridad de mantener la batería en carga constante es que si el cargador se vuelve loco y aplica un voltaje más alto, podría haber problemas. Y, según la lógica, cuanto menos tiempo esté encendido el cargador, menos probable será que la carga se descontrole mientras esté conectada a la batería. Sin embargo, hay otro método de seguridad, el tablero de protección de la batería, que debe incluirse en la batería o en otro circuito entre la batería y el cargador. El BPB (también conocido como PCB por «protectioncircuit board») u otro circuito de gestión de la batería detendrá la carga si el voltaje es demasiado alto.
De vez en cuando surge la pregunta «¿Cuál es el efecto de cargar con menos de 4,2 voltios?» A diferencia de otras baterías químicas, la batería se cargará, pero nunca alcanzará la carga completa, sólo estará parcialmente cargada. La razón es que para introducir los iones en los cristales del ánodo o del cátodo se necesita más voltaje que el de la simple célula electroquímica. Cuanto más alto sea el voltaje, más iones podrán introducirse. La página enlazada aquí contiene nuestra investigación y algunos datos cuantitativos sobre la capacidad relativa de las baterías de iones de litio que se cargan por debajo de 4,2 voltios. Una ventaja de cargar a voltajes más bajos es que la vida útil de los ciclos aumenta considerablemente.
Carga de baterías de iones de litio a tasas lentas
Cuando la tasa de carga durante la fase de corriente constante es baja, el proceso de carga pasará menos tiempo durante la cola de tensión constante. Si se carga por debajo de unos 0,18 C, la célula está prácticamente llena cuando se alcanzan los 4,2 voltios. Esto puede usarse como un algoritmo de carga alternativo. Simplemente cargue por debajo de 0,18C de corriente constante y termine la carga cuando el voltaje alcance los 4,2 voltios por celda.
Seguridad
Todo paquete de baterías de iones de litio debe tener un método para mantener las celdas equilibradas y evitar que se descarguen en exceso. Esto se suele hacer con una placa de seguridad que controla la carga y la descarga del pack, y evita que ocurran cosas peligrosas. Las especificaciones de estas placas de seguridad las dicta el fabricante de las pilas, y pueden incluir lo siguiente:
- Protección contra la polaridad inversa
- Temperatura de carga: no debe cargarse cuando la temperatura es inferior a 0° C o superior a 45° C.
- La corriente de carga no debe ser demasiado alta, normalmente inferior a 0,7 C.
- Protección contra la corriente de descarga para evitar daños por cortocircuitos.
- Tensión de carga: un fusible permanente se abre si se aplica demasiada tensión a los terminales de la batería.
- Protección contra sobrecarga: detiene la carga cuando la tensión por celda supera los 4,30 voltios.
- Protección contra sobredescarga: detiene la descarga cuando la tensión de la batería cae por debajo de los 2,3 voltios por celda (varía según el fabricante).
- Un fusible se abre si la batería se expone en algún momento a temperaturas superiores a los 100° C.