Problemas típicos con los acumuladores

Cortocircuito o daños

En caso de cortocircuito, muchas baterías pueden suministrar corrientes bastante altas, lo que no sólo conduce a una descarga rápida, sino también a la destrucción. Algunas baterías (especialmente muchas de litio) también pueden terminar de forma relativamente espectacular en caso de daños externos (por ejemplo, un accidente de coche eléctrico) o de sobrecalentamiento severo, como calor fuerte y generación de humo. Una gran parte de la energía almacenada se libera en forma de calor..

Efecto memoria e inercia de la batería

Algunas baterías muestran el llamado efecto memoria cuando a menudo sólo están parcialmente descargadas antes de la carga: Parece que recuerdan la cantidad de carga requerida y no pueden entregar más que esto, al menos no al nivel de voltaje usual. El efecto de memoria se observa especialmente en las baterías de níquel-cadmio con electrodos sinterizados, pero puede reducirse considerablemente mediante la correspondiente optimización de las baterías. Las baterías de hidruro de níquel-metal más comúnmente usadas en la actualidad apenas muestran ningún efecto de memoria.

Del mismo modo, el efecto de inercia de la batería (efecto de batería perezosa), que también puede producirse con frecuentes descargas parciales, reduce la tensión de la batería (incluso directamente después de la carga). Estos efectos suelen ser reversibles: desaparecen cuando la batería se descarga completamente una o varias veces (¡hasta la tensión de descarga final, no más baja!) y luego se vuelve a cargar completamente.

Los cargadores modernos a menudo contienen dispositivos para minimizar estos efectos indeseables.

Voltaje y capacidad reducidos bajo cargas pesadas

Si se descarga un acumulador con una corriente relativamente alta, la tensión de los bornes está muy por debajo del valor de las corrientes bajas. Este efecto se cuantifica por la llamada resistencia interna, que por supuesto no es una simple resistencia óhmica, sino que también está determinada por la velocidad limitada de los procesos químicos.

En muchos tipos de baterías, también se observa que la carga total extraíble es significativamente menor a una alta tasa de descarga. Esto es sorprendente en sí mismo, ya que uno podría esperar que la carga extraíble esté limitada sólo por la cantidad de material que puede ser oxidado o reducido.

Determinación del estado de carga

El estado de carga de una batería no suele ser fácil de determinar. Aunque la tensión eléctrica es fácil de medir, proporciona poca información sobre la capacidad restante: la tensión a menudo permanece casi constante durante mucho tiempo, sólo para caer rápidamente cuando se agota en gran medida. La mejor manera de estimar el estado de carga es medir la carga que ya ha sido eliminada desde que fue completamente cargada. En el caso de las baterías de plomo-ácido, la medición de la densidad del ácido proporciona una estimación fiable del estado de carga.

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Determinación de la capacidad

La capacidad de almacenamiento de un acumulador disminuye durante el envejecimiento natural – se acelera en condiciones de funcionamiento desfavorables, por ejemplo, en caso de descargas profundas ocasionales.

En la práctica, la capacidad reducida se nota en funcionamiento a través del agotamiento acelerado, pero desafortunadamente a menudo es difícil cuantificar la capacidad. En algunos dispositivos, como los portátiles, la electrónica de carga puede determinar la capacidad con bastante precisión, pero en otros casos sólo queda una prueba, en la que se descarga el acumulador completamente cargado con una carga conocida y se mide el tiempo hasta el agotamiento. Por supuesto, también debe evitarse la descarga profunda.

Vida útil limitada

Los acumuladores tienen dos tipos de vida útil:

  • La vida útil calimétrica indica cuánto tiempo puede utilizarse un acumulador almacenado en condiciones definidas, es decir, que conserva una gran parte de su capacidad. La vida útil del calendario puede depender en gran medida de la temperatura de almacenamiento; especialmente en el caso de las baterías de litio, puede ser más de diez veces inferior a 80 °C que a 40 °C. Esto se debe a que ciertos procesos de envejecimiento químico se aceleran en gran medida a temperaturas elevadas. También es importante la influencia del estado de carga durante el almacenamiento. Por ejemplo, las baterías de plomo-ácido deben almacenarse en un estado completamente cargado si es posible, mientras que las baterías de iones de litio deben almacenarse en un estado semicargado. Una descarga profunda (a un nivel de tensión muy por debajo de la tensión de descarga final prevista) y, en particular, un almacenamiento prolongado en estado de descarga profunda, es a menudo muy perjudicial.
  • El ciclo de vida es el número de ciclos completos de carga/descarga que un acumulador puede completar hasta que su capacidad disminuye significativamente. Se supone que el número de ciclos mencionados se completa en un tiempo considerablemente inferior a la vida útil del calendario. Algunas baterías (especialmente “a prueba de ciclos”) permiten muchos cientos o incluso miles de ciclos de carga sin una reducción significativa de la capacidad y la tensión.

Para la mayoría de los tipos de acumuladores, el número de ciclos posibles aumenta mucho más de lo que cabría esperar ingenuamente en caso de carga y descarga sólo parcial (por ejemplo, sólo el 10 % de la capacidad). Bajo estas condiciones, a menudo es posible lograr un múltiplo general de la cantidad de carga que sería posible con ciclos completos. Este efecto se utiliza, por ejemplo, en vehículos con propulsión híbrida (sin posibilidad de carga en el enchufe), pero es menos útil en coches eléctricos.

Para un tratamiento óptimo de los acumuladores se aplican en cada caso las especificaciones del fabricante en cuanto a la vida útil. La vida útil real puede reducirse enormemente si un acumulador se sobrecarga o se descarga profundamente. Las baterías de litio en particular pueden ser destruidas por una sola descarga profunda; la electrónica de carga a menudo ya no permite la carga, ya que la batería podría estallar en llamas.

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Compromisos durante el desarrollo

En el desarrollo de los acumuladores y en las condiciones de funcionamiento, dependiendo de la aplicación prevista, hay que llegar a varios compromisos:

  • Las baterías pueden optimizarse para una capacidad de carga de corriente particularmente alta, por ejemplo, para su uso como baterías de arranque o como baterías de alto rendimiento para coches eléctricos y coches híbridos o incluso modelos de aviones. Sin embargo, esto puede ser a expensas de la capacidad y, sobre todo, de la tasa de autodescarga. Las baterías de plomo-ácido optimizadas como baterías de arranque también pierden capacidad cuando están muy descargadas. Estas baterías no son adecuadas, por ejemplo, como las baterías solares, en las que la carga de alta corriente es menos importante que la posibilidad de descargar la batería muy lejos.
  • Si las baterías están optimizadas para una baja tasa de autodescarga, pueden tener una capacidad reducida.
  • El agotamiento total de la capacidad mediante la carga con una tensión de carga final alta puede ir en detrimento de la vida útil.

Cabe señalar que la autodescarga apenas desempeña un papel en las aplicaciones de alto rendimiento, mientras que debería ser baja en las aplicaciones a largo plazo.

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PilasRecargables.net “Problemas típicos con los acumuladores”

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