Baterias que duren

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¿Cómo seleccionar una batería que dure?

por Isidor Buchmann

¿Cómo seleccionar una batería que dure?

¿Qué hace que una batería se gaste? ¿Es por una causa mecánica o química? La respuesta es “ambas”. Una batería es un producto perecedero que comienza a deteriorarse en el momento mismo en que sale de la fábrica. De la misma manera que un resorte estirado, una batería trata de volver a sumínimo denominador. La velocidad de envejecimiento depende del grado de descarga, condiciones ambientales, los métodos de carga y de los procedimientos de mantenimiento o de la falta de éstos. El envejecimiento y las condiciones del usuario afectan a la química de cada batería en forma diferente. En la Figura 1 comparamos tres sistemas de baterías para comunicaciones móviles y analizamos cada tipode química en base a la densidad de energía, resistencia interna, auto-descarga y ciclo de vida. Para simplificar la comparación de resistencia interna, usamos paquetes de 3,6 volts.
Niquel Cadmio (NiCd) 3. 6V Hidruro Metálico de Niquel (NiMH) 3. 6V Litio-ion (Li-ion) 3. 6V

Energía densidad (Wh/Kg) Resistencia Interna (aproximada) Auto-descarga por mes Mejor ciclo de vida


40 - 60100-200 mÙ 20% 1,500
!

60 - 80 200-300mÙ 30% 500
"

80 - 100 150-250mÙ 10% 500 " o 2 años
Figura 1: Características de las baterías Ni-Cd, NiMH y Li-ion en función de la densidad de energía, resistencia interna, auto descarga y ciclo de vida.

Cableado interno, contactos y circuitos de protección son tomados en cuenta. Las lecturas varían con la tasa de la celda, estado de carga y numero deceldas conectadas en serie. La descarga es la mas alta en las primeras 24 horas. La auto-descarga se incrementa con mayor temperatura.

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El ciclo de vida se basa en el procedimiento de mantenimiento y utilización. La falta de aplicación periódica de ciclos de descarga completa pueden reducir el ciclo de vida hasta en una tercera parte. El ciclo de vida se basa en la profundidad de descarga.Descargas superficiales proveen mas ciclos que descargas profundas.

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Como parte de un programa de investigación que se está llevando a cabo para determinar el sistema óptimo de baterías para aplicaciones inalámbricas, Cadex ha realizado pruebas de ciclo de vida en baterías de Níquel-Cadmio (NiCd), Níquel-Metal Hidrido (NiMH) y Li-ion. Todas las pruebas se hicieron en analizadores CadexC7000 en los laboratorios de pruebas deCadex Electronics Inc. en Vancouver, Canadá. Las baterías recibieron una carga total inicial y luego fueron sometidas a un régimen de ciclos continuos de carga/descarga. La resistencia interna fue medida con el método OhmTest patentado por Cadex y la auto-descarga se obtuvo de lecturas ocasionales de la pérdida de capacidad ocurrida durante un período dedescanso de 48 horas. El programa de pruebas utiliza 53 baterías de diferentes modelos y tipos de química. Debe destacarse que cuando se realizan pruebas de baterías en un laboratorio, el rendimiento en un ambiente protegido es generalmente mejor que el obtenido en el uso en campo. Problemas de esfuerzos e inconsistencia que se producen en el uso cotidiano no siempre pueden ser reproducidos con precisiónen el laboratorio.

El rendimiento de una batería en función de la operación cíclica
Se ha observado que, al forzar una batería a su capacidad máxima, la carga rápida generalmente se hace más difícil, la capacidad de producir corrientes de alta carga disminuye y el ciclo de vida se acorta. Esto es especialmente cierto en las baterías a base de níquel. En cuanto al ciclo de vida, la bateríastandard NiCd es la más durable. En la Figura 2 se estudia la capacidad, resistencia interna y auto descarga de una batería NiCd de 7,2V, 900mA con celdas estándares. Debido a limitaciones de tiempo, se terminó la prueba al cabo de 2,200 ciclos. Durante este período, la capacidad permanece estable, la resistencia interna se mantiene constante en 75 milliohms (mê) y la auto descarga es estable....
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