En la figura anterior se comparan cuatro sistemas de iones de litio para determinar la potencia de descarga y la energía en función del tiempo. No todas las curvas están completamente dibujadas.
El A123 APR18650M1 es una celda de energía con fosfato de litio y hierro (LiFePO4) con una potencia nominal de 1,100 mAh, que ofrece una corriente de descarga continua de 30A. Las Sony US18650VT y Sanyo UR18650W son celdas de energía de iones de litio a base de manganeso de 1,500 mAh cada una, lo que brinda una descarga continua de 20A. El Sanyo UR18650F es una celda de energía de 2,600mAh para un descarga de 5A moderada. Esta celda proporciona la energía de descarga más alta pero tiene la potencia de descarga más baja.
La Figura anterior ilustra la gráfica Ragone de cuatro sistemas de iones de litio que utilizan 18650 células. El eje horizontal muestra la energía en watts-hora (Wh) y el eje vertical es la potencia en watts (W). Las líneas diagonales a lo largo del campo revelan el tiempo durante el cual las celdas de la batería pueden entregar energía en determinadas condiciones de carga. La escala es logarítmica para permitir una amplia selección de tamaños de batería. La composición química de la batería que se muestra en la tabla incluye fosfato de litio y hierro (LFP), óxido de litio y manganeso (OVM) y cobalto de níquel manganeso (NMC).
La celda de energía Sanyo UR18650F [4] tiene la mayor energía específica. La celda de potencia Sanyo UR18650W [3], en comparación, tiene una energía específica más baja, pero puede suministrar una corriente de 20A. El A123 [1] en LFP tiene la energía específica más baja, pero ofrece la capacidad de potencia más alta al entregar 30A de corriente continua. La energía específica define la capacidad de la batería en peso (Wh / kg); La densidad de energía se da en volumen (Wh / l).
El gráfico Ragone ayuda en la selección del sistema óptimo de iones de litio para satisfacer la potencia de descarga y al mismo tiempo retiene el tiempo de ejecución requerido.
Un ingeniero debe tener en cuenta que la instantánea Ragone tomada por los fabricantes de baterías representa una nueva celda, una condición que es temporal. Al calcular la energía y las necesidades de energía, los ingenieros deben tener en cuenta el desgaste de la batería causado por el ciclo y el envejecimiento. Los sistemas que funcionan con baterías aún deben funcionar con una batería que eventualmente caerá al 70 u 80 por ciento de su capacidad. Otra consideración es la baja temperatura ya que una batería pierde momentáneamente la energía cuando está fría. La gráfica Ragone no tiene en cuenta estas condiciones de rendimiento disminuidas.
El ingeniero debe desarrollar un banco de baterías que sea duradero y que no se estrese durante el uso regular. Apurar los límites de carga y capacidad hasta el límite acorta la vida útil de la batería. Si se necesitan corrientes de alta descarga repetitivas, el banco debe hacerse más grande y con la elección correcta de las celdas.
Raül Serrano
Responsable Departamento Técnico
r.serrano@tritec-intervento.cl
+56 2320 26495
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Fuente: batteryuniversity.com