Baterías Recargables de Li-ion Li-Polímero Ing. Ricardo Teijeiro
Comparación SLA / Ni-Cd / Ni-MH / Li-ion Li-Po + Alta densidad de Energía
Ventajas Baja autodescarga (~5% / mes) Mayor tensión (3.6V nominal) Vida útil prolongada (>300 ciclos) No contiene metales contaminantes (Pb,Hg,Cd) No poseen efecto memoria Bajo tiempo de recarga (1.5 a 2Hs) Ofrece la posibilidad de geometrías ultra-delgadas (<1mm)
Tensión = 3.6V Equivalente a 3 celdas de Ni-Cd ó Ni-MH
Vida útil >300 Ciclos completos de carga y descarga hasta un rendimiento del 80%
Aplicaciones Comerciales Telefonía móvil Handies Reproductores MP3 MP4 Cámaras digitales PDA GPS Bicicletas eléctricas etc. Industriales Rastreo Satelital RFID Equipos de medición portátiles Impresoras térmicas portátiles Electromedicina Herramientas portátiles Equipos de comunicación satelital etc. Militares Equipos de comunicación Radares portátiles Modems satelitales Sistemas electrónicos asociados a armamentos etc.
Funcionamiento de la Pila Sistema electroquímico
Componentes de la Pila 2 Electrodos ( + / - ) 1 Separador poroso (aislante eléctrico) 1 Electrolito (movilidad iones) Tensión = Volts Según sustancia de los electrodos y la concentración del electrolito
Pilas = Residuos peligrosos En vigencia la Resolución 262 APRA/08 Las pilas recargables NO deben arrojarse junto con los residuos domiciliarios PROBATTERY está comprometida con el cuidado del medio ambiente desde sus comienzos.
Nomenclatura C = Capacidad Nominal. Generalmente la corriente de carga o de descarga se expresa en múltiplos de esta unidad. P.ej: Batería C=1200mAh. se descarga a 0.1C, esto quiere decir que se descarga a una corriente de 120mA.
Historia Año 1800 Volta crea la primera pila (Zn Cu). Año 1868 Leclanché da origen a la pila seca. Año 1980 se descubre la propiedad de intercalación reversible de iones de Litio en el grafito. Año 1991 Sony comercializa la 1era celda de Li-ion. Año 1996 aparece en el mercado el Li-Polímero.
Celdas de Li-ion No contienen Litio metálico. Utiliza iones de Litio que se intercalan en los electrodos.
Construcción celda Li-ion Ánodo : Grafito Cátodo : Óxidos metálicos Separador : Film de PE ó PP Electrolito : Sal de Litio en solvente orgánico.
Celda Modelo 18650
Celdas de Li-Polímero El electrolito está contenido en un polímero (+ seguro). Fácil de fabricar (+ económico). Múltiples geometrías (ultra-delgadas). Muy livianas (no tienen carcasa metálica). Pueden suministrar altas corrientes (+ superficie electrodos).
Fabricación Li-Polímero
Test de sobrecarga 10Volts
Protecciones internas Li-ion Válvula de seguridad (libera la presión interna). PTC Separador de bloqueo Aditivos
Protecciones electrónicas externas Li-ion y Li-Polímero Condición Acción Sobrecarga Bloqueo de carga Sobredescarga Bloqueo de descarga Sobrecorriente Bloqueo de descarga Cortocircuito Bloqueo de descarga
Sin protección electrónica!
Condiciones de uso
Condiciones de uso Celdas estándar Li-ion Li-Polímero 3.0V.. 4.2V Voltaje : : 2C max. Corriente 0ºC.. 45ºC (carga) Temperatura : -20ºC.. 60ºC (descarga)
Capacidad vs. Corriente de Descarga
Capacidad vs. Temperatura de uso
Método de Carga CC-CV: Constant Current Constant Voltage (P.ej: CC=1C ; CV=4.2V)
Cargador con NTC / TIMER
Cargador Li-ion + DC/DC
Sistemas de medición (gas-gauge) Indica el estado de carga. Contador Coulomb ó Impedance Tracking (NO sirve medir tensión). Interfase de datos 1-Wire (HDQ) ó también I2C (SMBus).
Parámetros gas-gauge Tensión Corriente Temperatura Capacidad remanente Capacidad máxima Fecha de fabricación Cantidad de ciclos Identificación, etc Posibilidad de indicador luminoso en baterías externas ( 25% - 50% - 75% - 100%)
Ej: Parámetros reportados x I2C
Integración de Baterías Li-ion Aspectos que ayudan a bajar costos si son previstos: Ciclo de vida del producto: Tiempo de recambio de batería Autonomía: Reducir consumos: usar los modos sleep/stop en µc y µp, utilizar LEDs con dimming para iluminar, reguladores de tensión tipo switching, etc. Electrónica: Integración del cargador en el equipo. Mecánica: Preveer buena ubicación de la batería : Temperatura baja Dimensiones estándar Envolvente simple, etc.
Packs industriales fabricados con celdas 18650 1 celda [3.6V] 2 celdas [7.2V] 3 celdas [10.8V] 4 celdas [14.4V] Capacidades disponibles (celdas cilíndricas): 2200mAh / 2400mAh y múltiplos
Packs Terminados Carcasa Nylon Conector especial Termocontraíble PVC Conector estándar
Mantenimiento Li-ion Almacenamiento recomendado: Cargadas al 30-50% Ciclar cada 4 6 meses Temperatura < 25ºC
Capacidad recuperable vs. Nivel de carga en almacenamiento ATENCIÓN: Medición realizada en Celdas sin protección electrónica
GRACIAS!