Conceptos básicos sobre la descarga

El propósito de una batería es almacenar energía y liberarla en el momento deseado. Esta sección examina la descarga bajo diferentes velocidades C y evalúa la profundidad de descarga a la que una batería puede llegar con seguridad. El documento también observa diferentes firmas de descarga y explora la duración de la batería bajo diversos patrones de carga.

La batería electroquímica tiene la ventaja sobre otros dispositivos de almacenamiento de energía de que la energía se mantiene alta durante la mayor parte de la carga y luego cae rápidamente a medida que se agota. El supercondensador tiene una descarga lineal, y el aire comprimido y un dispositivo de almacenamiento de volante es el inverso de la batería al entregar la mayor potencia al principio.Figuras 1, 2 y 3Ilustrar las características de descarga simuladas de energía almacenada.

La mayoría de las baterías recargables pueden sobrecargarse brevemente, pero esto debe ser breve. La longevidad de la batería está directamente relacionada con el nivel y la duración del estrés infligido, que incluye carga, descarga y temperatura.

Los aficionados al control remoto (RC) son una raza especial de usuarios de baterías que extienden al máximo la tolerancia a las baterías "frágiles" de alto rendimiento descargándolas a una temperatura C de 30 ° C, 30 veces la capacidad nominal. Tan emocionante como pueden ser un helicóptero RC, un auto de carreras y una lancha rápida; la esperanza de vida de los paquetes será corta. Los aficionados a RC son muy conscientes del compromiso y están dispuestos a pagar el precio y a enfrentar riesgos de seguridad adicionales.

Para obtener la máxima energía por peso, los fabricantes de drones gravitan hacia celdas con una alta capacidad y eligen Energy Cell. Esto contrasta con las industrias que requieren cargas pesadas y una larga vida útil. Estas aplicaciones optan por la Power Cell más robusta y con una capacidad reducida.

Profundidad de descarga

El plomo ácido se descarga a 1,75 V/celda; sistema a base de níquel a 1,0V/celda; y la mayoría de Li-ion a 3.0V/celda. En este nivel, se gasta aproximadamente el 95 por ciento de la energía y el voltaje caería rápidamente si la descarga continuara. Para proteger la batería contra una descarga excesiva, la mayoría de los dispositivos impiden el funcionamiento más allá del voltaje de final de descarga especificado.

Al retirar la carga después de la descarga, el voltaje de una batería en buen estado se recupera gradualmente y aumenta hacia el voltaje nominal. Las diferencias en la afinidad de los metales en los electrodos producen este potencial de voltaje incluso cuando la batería está vacía. Una carga parásita o una autodescarga elevada impiden la recuperación de tensión.

Una corriente de carga alta, como sería el caso al perforar concreto con una herramienta eléctrica, reduce el voltaje de la batería y el umbral de voltaje de final de descarga a menudo se establece más bajo para evitar un corte prematuro. El voltaje de corte también debe reducirse cuando se descarga a temperaturas muy frías, ya que el voltaje de la batería cae y la resistencia interna de la batería aumenta.

La sobrecarga de una batería de plomo-ácido puede producir sulfuro de hidrógeno, un gas incoloro, venenoso e inflamable que huele a huevos podridos. El sulfuro de hidrógeno también se produce durante la descomposición de la materia orgánica en pantanos y alcantarillas y está presente en los gases volcánicos y el gas natural. El gas es más pesado que el aire y se acumula en el fondo de espacios mal ventilados. Fuerte al principio, el sentido del olfato se apaga con el tiempo y las víctimas no se dan cuenta de la presencia del gas.

¿Qué constituye un ciclo de descarga?

Comúnmente se entiende por ciclo de descarga/carga la descarga completa de una batería cargada con posterior recarga, pero no siempre es así. Las baterías rara vez se descargan por completo y los fabricantes suelen utilizar la fórmula de profundidad de descarga (DoD) del 80 por ciento para clasificar una batería. Esto significa que sólo se entrega el 80 por ciento de la energía disponible y el 20 por ciento queda en reserva. El ciclo de una batería con una descarga inferior a la completa aumenta la vida útil, y los fabricantes argumentan que esto se acerca más a una representación de campo que a un ciclo completo porque las baterías comúnmente se recargan con algo de capacidad sobrante.

No existe una definición estándar de lo que constituye un ciclo de descarga. Algunos contadores de ciclos agregan una cuenta completa cuando se carga la batería. Una batería inteligente puede requerir una descarga del 15 por ciento después de la carga para calificar para un ciclo de descarga; cualquier cantidad menor no se cuenta como un ciclo. La batería de un satélite tiene un DoD típico de entre el 30 y el 40 por ciento antes de recargarse durante el día del satélite. Una batería de vehículo eléctrico nueva sólo puede cargarse hasta el 80 por ciento y descargarse hasta el 30 por ciento. Este ancho de banda se amplía gradualmente a medida que la batería se agota para proporcionar distancias de conducción idénticas. Evitar cargas y descargas completas reduce el estrés de la batería.

Un coche híbrido sólo utiliza una fracción de la capacidad durante la aceleración antes de recargar la batería. Hacer arrancar el motor de un vehículo consume menos del 5 por ciento de energía de la batería de arranque, y esto también se denomina ciclo en la industria automotriz. La referencia al recuento de ciclos debe hacerse en contexto con el deber respectivo.

La referencia al ciclo de descarga o al recuento de ciclos no se relaciona igualmente bien con todas las aplicaciones de la batería. Un ejemplo en el que contar los ciclos de descarga no refleja con precisión el estado de vida es en un dispositivo de almacenamiento (ESS). Estas baterías complementan las energías renovables procedentes de la energía eólica y fotovoltaica suministrando energía a corto plazo cuando es necesaria y almacenándola en caso de exceso. El tiempo que transcurre entre la carga y la descarga puede ser en milisegundos; el estado de carga típico de una batería es del 40% al 60%. En lugar del recuento de ciclos, se puede utilizar el recuento de culombios como medio para medir el desgaste.