Informacion profunda sobre baterías

Todo lo relacionado con cargadores y baterías.

05 Feb 2017 02:55 por BattMan
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Sigue a oscuras

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Informacion profunda sobre baterías

Hola

Hace un par de días caí en este foro por casualidad y tras leer algunos artículos he visto que hay un interés claro en conocer más sobre las baterías a la vez que veo que la información que hay tiene algunas inexactitudes. El de las baterías es un mundo que me gusta y que conozco muy bien fruto de 25 años de trabajo en la fabricación de packs de baterías. Hay tanto que decir que podría ocupar páginas y páginas asi que voy a intentar ser lo más escueto posible sin que falte información. De momento se me ocurre el siguiente esquema para agrupar la información sobre las baterías
  • Tecnología
    Calidad
    Mantenimiento
    Analisis
Tecnología:
  • Una batería es un elemento químico. Es una asociación de elementos que provoca una diferencia de potencial entre los electrodos capaz de alimentar un circuito eléctrico durante un determinado tiempo a una determinada intensidad. Aparte de algunas tecnologías super magnificas en fase de diseño, las baterías que se emplean en la practica totalidad de los dispositivos industriales y de consumo están basados en tres compuestos: Plomo, Niquel y Litio.
    Plomo: Es el pasado de las baterías aunque prevalece en nuestros días en algunos sectores. Su principal ventaja es el bajo coste. Nada más. En la actualidad su principal sector es la automoción y los SAIs. Y poco más. No merece la pena dar más información sobre esta tecnología del pasado.
    Niquel: Hay dos variantes de baterías de Niquel Ni-Cd (Niquel Cadmio) y Ni-MH (Nique Metal Hidruro). En ambos casos el elemento tiene 1,2V Es una tecnología muy robusta y muy aconsejable para su uso en equipos industriales. Hoy en día se fabrican muchos dispositivos alimentados por baterías de Ni. Por ejemplo las lampara de emergencia es uno de los sectores mas grandes. La ventaja del Ni-MH sobre el Ni-Cd es la densidad de energía. Esto es, la capacidad en relación al volumen de la batería.
    Litio: Es la tecnología del presente. Las baterías de Litio han roto todos los esquemas del pasado con unas cifras excelentes en densidad de energía, peso y eficacia. Sin embargo tambien tienen nuevos problemas inherentes a los componentes utilizados. Normalmente se habla de baterías de litio de forma muy genérica pero en realidad has bastantes variantes: Litio-Cobalto, Litio-Manganeso, Litio-Ferrofosfato, Litio-Titanio, Litio-Iridio, etc.
    • Litio-Cobalto: Son las conocidas popularmente como "baterías de litio" o Li-ion o Li-Po. Son elementos de 3,7V. Es la combinación más usada porque es la que más densidad de energía tiene. Es decir si queremos una batería de una determinada capacidad, la más pequeña será la de Litio-Cobalto. Obviamente, en la era de los aparatos portátiles, "el tamaño sí que importa". Importa tanto que convivimos con los numerosos problemas que tienen las baterías de Litio-Cobalto para poder beneficiarnos de su pequeño tamaño y poco peso. Sus desventajas: delicadeza frente a parametros inadecuados de voltaje e intensidad, necesidad de mantenimiento, muy pocos ciclos de vida, no soportan carga en flotación, facilidad de explosión., etc, etc.
      Son delicadas frente a parametros inadecuados. Si se sobrecargan por encima de 4,25 V se estropean. Si bajan de 2,5-2,6V se estropean. Los fabricantes avisan que si una batería sobrepasa el voltaje máximo o desciende del voltaje minimo "la batería está estropeada". Quizas el deterioro sea muy leve por descender un poco de los 2,5V pero ya no está al 100%. De ahí que es absolutamente imprescindible el uso de PCMs (Protection Circuit Module) para proteger a la batería.
      Es necesario hacerles mantenimiento. No se puede dejar una batería en un cajón durante un periodo largo de tiempo porque se estropea. Si se va a almacenar hay que cargarla hasta el 80% y así puede aguantar unos 5-6 meses. Después hay que descargarla un poco y volverla a cargar. Este suele ser el principal riesgo de las baterías que se compran a distribuidores. No sabes cuanto tiempo hace que el distribuidor tiene la batería y si le ha hecho el procedimiento de mantenimiento.
      Las baterías de Litio-Cobalto tienen muy pocos ciclos de vida. Tras 300 ciclos tienen el 60% de la capacidad inicial. Es decir que si tienes una batería 18650 de 3000 mAh, tras 300 cargas y descargas a duras penas tendra 1800 mAh. Y eso si todo lo demás ha ido bien y no se ha degradado.
      Las baterías de Litio-Cobalto no soportan cargas en flotación. Esto es mantener la batería cargando cuando ya está plenamente cargada. En esta situación se forman unas dendritas de electrones internamente en los electrodos provocando un corto-circuito interno y explosión. Esta técnica es muy importante para determinadas aplicaciones. Por ejemplo los sistemas de emergencia donde mantienes la batería a plena carga esperando que haya un fallo de energia y sean las baterías las que pasen a alimentar el circuito.
      El riesgo de explosión es uno de los principales inconvenientes. Todas las baterías pueden explotar. Una batería explota por un aumento importante de la presión interna que provoca la apertura violenta de la batería. Normalmente se debe a calor, cortocircuitos, etc. Sin embargo en el caso de las baterías de Litio-Cobalto se requiere un electrolito orgánico que contiene elementos ligeramente inflamables. Así que en el caso de una batería de Litio Cobalto, además de la explosión habrá un ligero fogonazo por la combustión del electrolito.
      Litio-Manganeso: Tiene tambié 3,7V por elemento. La densidad de energía es inferior al Litio-Cobalto. Sin embargo es mucho más segura ya que el electrolito no es inflamable y no tiene riesgo de formación de dendritas por carga en flotacion o sobre-carga. Frecuente en equipos médicos.
      Litio-Ferrofosfato: Es sin duda la batería industrial de Litio. Es muy robusta. 3,2V por elemento. No es inflamable. Pero su principal ventaja es el ciclo de vida de 2000 ciclos al 80% de la capacidad inicial. Tiene una densidad de enegia aproximadamente 35% menor que el Litio-Cobalto.
      Litio-Titanio y Litio-Iridio: Son tecnologías en desarrollo orientadas a vehículos electricos ya que tienen ciclos de vida de 5000 y 10000 ciclos.
Calidad
  • He podido ver algunos comentarios e incluso listas sobre qué baterías son buenas y cuales son malas. Este es un tema muy complicado. En primer lugar hay que saber entender que el hecho de que una batería no funcione bien normalmente no se debe a su calidad sino a otros factores. Aunque parezca extraño. Hay tanto desconocimiento sobre las baterías que es muy frecuente usarlas mal y como consecuencia funcionarán mal. Malas cargas, mal almacenaje, mala elección, etc, etc
    Los principales parametros para determinar la calidad de una bateria son: capacidad, ciclo de vida, control de calidad, hermetismo
    • Capacidad: Hay que recordar que una batería es un pequeño depósito de energía y una batería que se precie debe dar la capacidad que anuncia. Sobre la capacidad hay una picaresca con el tema de la capacidad tipica y capacidad minima. Un fabricante serio debe indicar con claridad en el datasheet de la batería cual es la capacidad típica y cual es la minima. La importante es la minima. Cuando se fabrican baterías, en el ultimo paso del control de calidad se mide la capacidad de la batería dos o tres veces. Si una fabrica decide hacer 300000 elementos de 2600 mAh, no todos salen de 2600 mAh. Y entonces ¿que hacen? . . .pues hacer lotes. Así hacen, por ejemplo, un lote de 2550-2575. Todas las baterías de ese lote de 300000 uds. cuya capacidad esté entre 2550 y 2575 mAh se juntan y se dice que la capacidad minima de este lote es de 2550 mAh y la tipica sera la media de todos los valores del lote. Por ejemplo 2565 mAh. Es facil entender que de nada me sirve saber que el tipico de mis baterías es de 2565 mAh ya que las mias en concreto pueden estar por debajo de la media. La picaresca viene a la hora de marcar en el lomo de la batería el 2550 mAh o el 2565 mAh. En mi opinion es mucho mejor saber el minimo. La picaresca se complica cuando un fabricante decide "exagerar un poquito" la capacidad tipica. Así te pone en datasheet que son de 2550 mAh minimo 2700 mAh tipico y luego marca la celula como 2700 mAh. Es una practica habitual en fabricantes de pocos escrupulos movidos por la competitividad del mercado. Si cae en vuestras manos una celula marcada como 2550mAh y en su datasheet pone que son de 2550 mAh minimo es un punto muy importante en favor de la credibilidad del fabricante o de la marca.
      Ciclo de vida: Una buena batería debe mantener su capacidad lo máximo posible a medida que se le van haciendo cargas y descargas. Esto está fuertemente relacionado con la calidad de los productos usado para la construccion de los electrodos y electrolito. Si una batería ha perdido un 10% de su capacidad nominal a las pocas cargas, mal asunto. Pronto empezaremos a notar que la batería no dura. Este punto es muy complejo ya que un mal uso de las baterías afecta al ciclo de vida así que puede ser dificil saber si una batería ha envejecido demasiado rápido por una mala fabricación o por un mal uso.
      Control de calidad: Es muy importante en la producción de baterías. Impone un filtro riguroso en la fabricación para detectar baterías que no se hayan fabricado correctamente. Un buen sistema de calidad tiene 3 pruebas eléctricas y varias mecanicas. En las electricas se detectan corto-circuitos antes del llenado del electrolito. Después se mide impedancia y voltaje en vacío. Por utlimo se mide la capacidad de las baterías y se hacen los lotes. La correcta separación en la cadena de produccion de los elementos que no alcancen los minimos de calidad es lo que garantiza que practcamente el 100% del lote funciona corectamente. Es lo habitual.
      Hermetismo: Aquí es donde "cada maestrillo tiene su librillo". cada fabricante diseña su técnica para conseguir que la batería esté perfectamente sellada ya que el contacto del electrolito con el exterior estropea la batería. Especialmente en el caso de las baterías de Litio en las que la humedad del aire corrompe el electrolito organico provocando la expulsión de gases. Seguro que muchos habeis visto una batería de Li-Po inflada. Una de las causas es que la batería no esta perfectamente sellada y entra pequeñas porciones aire que degradan el electrolito expulsando gases.
Otro dia mas . . .
05 Feb 2017 07:32 por cpa
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Tecnólogo LED

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Re: Informacion profunda sobre baterías

Impresionante. Me ha encantado la lectura. Estoy esperando que nos cuentes más, y sobre todo que nos hables de experiencias, recomendaciones e incluso comparativas que puedas tener hechas...

Un gran post, sin duda, más aún para los recién iniciados en el uso frecuente de este tipo de baterías, al menos de forma consciente (ya que los dispositivos portátiles llevan tiempo usando este tipo de baterías sin que los usuarios nos percatásemos)...
05 Feb 2017 11:38 por Noctiluco
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Jamás ve la oscuridad

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Re: Informacion profunda sobre baterías

Impresionante post Battman, gracias por compartirlo y por el trabajo. Creo que sobre baterías de litio no he leído exposiciones tan detalladas, claras y didácticas en castellano; puede que en inglés sí, pero dado mi escaso nivel de inglés me costaba trabajo seguirlos, por lo que tenerlo escrito en castellano con tu exposición clara y ordenada y detalle preciso es todo un lujo . Propongo achinchetar este hilo, especialmente, si Battman nos sigue regalando con más post y temas sobre baterías en el mismo hilo.

:aplauso:
05 Feb 2017 12:13 por EMC
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Sigue a oscuras

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Re: Informacion profunda sobre baterías

Excelente explicacion, :aplauso: gracias
05 Feb 2017 12:13 por Lfatman
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Jamás ve la oscuridad

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Re: Informacion profunda sobre baterías

:aplauso: :aplauso: :aplauso: Magnífico.

:+1:
05 Feb 2017 12:18 por Fdiaz
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Empieza a ver la luz

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Re: Informacion profunda sobre baterías

Fabuloso post. Mi enhorabuena y mi agradecimiento sobre este interesante trabajo.

A los que no somos expertos nos sirve de mucho por la información facilitada y su utilidad.

Esperamos más [SMILING FACE WITH OPEN MOUTH AND SMILING EYES]

Respeto.


Enviado desde mi iPhone utilizando Tapatalk
05 Feb 2017 12:26 por Romanus
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Tecnólogo LED

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Re: Informacion profunda sobre baterías

Muchísimas gracias por el artículo. Muy interesante y completo. :vota:
05 Feb 2017 13:15 por UPz
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Re: Informacion profunda sobre baterías

Thanks for the info. Bienveido a ForoLinternas! :respeto:
05 Feb 2017 13:40 por enike
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Tecnólogo LED

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Re: Informacion profunda sobre baterías

Gran post!!!! Bienvenido.
05 Feb 2017 14:33 por Barkuti
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Re: Informacion profunda sobre baterías

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Saludos :respeto:
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El hombre que susurraba :cejas: a las baterías
05 Feb 2017 15:18 por lalomt
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Re: Informacion profunda sobre baterías

Bienvenido al foro BattMan.

Gracias por el aporte. Siempre es bueno disponer de información detallada como la que nos facilitas. :respeto:
06 Feb 2017 01:18 por iluminatrix
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Tecnólogo LED

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Re: Informacion profunda sobre baterías

Enorme aporte de información sobre baterías, y bienvenido al foro :aplauso: :aplauso:
El poder está dentro de ti, búscalo, pero hazlo con una buena linterna.
06 Feb 2017 11:21 por gianola
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Empieza a ver la luz

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Re: Informacion profunda sobre baterías

Sólo puedo decir: ¡gracias!

:aplauso:
06 Feb 2017 12:09 por Zankk
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Empieza a ver la luz

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Re: Informacion profunda sobre baterías

Interesante resumen.

Hay muchas cuestiones, especialmente en el apartado de tecnología del lítio que me parece que son discutibles y se prestarían a un buen debate. Estaría bien profundizar algo más en el tema.

Saludos
07 Feb 2017 15:56 por Cactus
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Re: Informacion profunda sobre baterías

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07 Feb 2017 16:09 por Cactus
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Re: Informacion profunda sobre baterías

"Las baterías de Litio-Cobalto tienen muy pocos ciclos de vida. Tras 300 ciclos tienen el 60% de la capacidad inicial"

En este punto no estoy de acuerdo. Muchas baterías de iones de Litio te garantizan 1000 ciclos de carga con un 80% de capacidad inicial.

"Las baterías de Litio-Cobalto no soportan cargas en flotación. Esto es mantener la batería cargando cuando ya está plenamente cargada."

En este punto, tampoco de acuerdo. Claro ejemplo, un teléfono móvil o un ordenador portátil. En mi caso, tengo un iPhone y me tiro horas con el cargador conectado al teléfono cuando juego, y se mantiene al 100% de carga en todo momento, no se sobrecalienta ni nada. Decir que tiene mi iPhone más de 1000 ciclos de carga y la batería está al 90% de capacidad de fábrica.
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07 Feb 2017 16:48 por UPz
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Re: Informacion profunda sobre baterías

Ya nos lo confirmará aquí el profesional o alguien que entienda, pero la batería de un móvil, tableta o portátil en realidad no queda en flotación... pasado X tiempo si no se desconecta, lo que hace es descargarse un X% (normalmente hasta el 90%) y luevo volverlo a cargar, aunque siempre marca el 100%.

Permiteme que ponga en duda eso de que tras 1000 ciclos tu batería tiene el 90%...
07 Feb 2017 17:16 por cpa
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Re: Informacion profunda sobre baterías

UPz escribió:Ya nos lo confirmará aquí el profesional o alguien que entienda, pero la batería de un móvil, tableta o portátil en realidad no queda en flotación... pasado X tiempo si no se desconecta, lo que hace es descargarse un X% (normalmente hasta el 90%) y luevo volverlo a cargar, aunque siempre marca el 100%.

Permiteme que ponga en duda eso de que tras 1000 ciclos tu batería tiene el 90%...
Correcto. Es el kernel el que se encarga de la gestión de la carga y la calibración del porcentaje de batería. De hecho es normal observar que del 100% al 85% hay veces que baja muy rápido y otras más lento con el mismo número de minutos de pantalla y prácticamente el mismo uso... De la misma manera, cuando estamos ya en un segmento de poca carga, también podemos ver saltos. Por ejemplo, tener la batería al 15%, apagar el móvil, encenderlo al rato y tener un 18% o un 20%...

En los portátiles pasa lo mismo mismo...

De los ciclos de carga no hablo porque no entiendo...
07 Feb 2017 18:16 por Cactus
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Re: Informacion profunda sobre baterías

UPz escribió:Ya nos lo confirmará aquí el profesional o alguien que entienda, pero la batería de un móvil, tableta o portátil en realidad no queda en flotación... pasado X tiempo si no se desconecta, lo que hace es descargarse un X% (normalmente hasta el 90%) y luevo volverlo a cargar, aunque siempre marca el 100%.

Permiteme que ponga en duda eso de que tras 1000 ciclos tu batería tiene el 90%...
Bueno puedes dudarlo. Yo no tengo necesidad de mentir.

Las baterías de los IPhone en su soporte técnico específica que garantizan los 500 ciclos de cargas como mínimo al 80% de capacidad de fábrica.

En el caso de los MacBook, garantizan 1000 ciclos de carga como mínimo al 80% de capacidad de fábrica.

Tengo varias APP,s que determinan las especificaciones técnicas de la batería del iPhone, y llevo más de 1000 ciclos al 90%

Curiosamente, diferentes APP,s de distintos desarrolladores, coinciden en los mismos datos arrojados
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07 Feb 2017 18:18 por cpa
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Re: Informacion profunda sobre baterías

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