Uno de los principales atractivos para mudarse a
baterías de litio
¿La duración de la batería es múltiplo de lo que es posible con
baterías de plomo-ácido
. Sin embargo, con datos operativos limitados en
Aplicaciones de UPS
Disponibles hoy en día, es natural que los usuarios potenciales se pregunten cuánto durarán realmente las baterías de litio.
Para abordar esta cuestión, es necesario comprender primero cómo se degradan las baterías de litio en circunstancias normales. Presentan dos modos de degradación prácticamente independientes: vida útil y vida útil del ciclo.
La vida útil del calendario describe cómo la capacidad disminuye y la resistencia aumenta con el tiempo. Para determinar su duración, la temperatura de funcionamiento de la batería es el factor más importante. El calor puede acelerar la degradación, mientras que las temperaturas más bajas la minimizan.
En cuanto al ciclo de vida, el término en sí es fácil de entender, pero estimar el ciclo de vida de una batería de litio no es tan sencillo como parece. Esto se debe a que las diferentes características del ciclo determinan cuán perjudicial es para la batería.
Una prueba de referencia en la industria del litio consiste en descargar completamente la batería en una hora y luego recargarla completamente en una hora a temperatura ambiente (25 °C/77 °F). Para diseños de celdas de alta calidad, esta es una prueba sencilla que requiere miles de ciclos antes de que la celda alcance el 80 % de su capacidad inicial. Sin embargo, la vida útil suele ser bastante sensible a las tasas de carga y descarga, entre otros factores.
En la Figura 1 se muestra un resumen de los factores clave que influyen en el ciclo de vida.
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Parámetro de ciclo
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Influencia en el ciclo de vida
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Descripción
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Tasa de carga/descarga
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Significativo
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Cargar o descargar una batería a velocidades superiores a las que fue diseñada acortará considerablemente su ciclo de vida.
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Profundidad de descarga
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Moderado
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Descargar parcialmente una batería antes de recargarla es menos dañino que descargarla por completo.
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Temperatura
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Moderado
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Si bien una batería más caliente presenta menor resistencia y tasas de autocalentamiento más bajas, las temperaturas de funcionamiento más bajas suelen ser más duraderas. Muchas baterías de iones de litio también son sensibles a la carga a bajas temperaturas (generalmente bajo cero), pero esto no suele ser un problema para las aplicaciones en centros de datos.
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Ventana de estado de carga (SOC)
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Menor
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Al usar una batería con una profundidad de descarga parcial, ciclarla casi por completo (100 % SOC) o completamente vacía (0 % SOC) es más perjudicial que especificar una ventana de funcionamiento en estados de carga parciales.
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Figura 1: Resumen de los factores clave que influyen en el ciclo de vida de la batería de litio.
En las aplicaciones de centros de datos, la vida útil del calendario suele ser el factor principal, ya que los ciclos de las baterías son poco frecuentes. La excepción sería cuando las baterías de SAI se utilizan para la gestión energética del sitio o para proporcionar servicios a la red eléctrica local. Estas aplicaciones quedan fuera del alcance de este documento. En casos de uso convencionales, las baterías permanecen inactivas durante la mayor parte de su vida útil.
Para evaluar la vida útil del calendario, los fabricantes de celdas suelen almacenar las baterías a diferentes temperaturas durante largos periodos y comprobar periódicamente su capacidad restante. La representación gráfica de estos datos proporciona una relación entre el tiempo, la temperatura y la capacidad restante. Una vez recopilados suficientes datos, es posible ajustarlos a una ecuación generalmente aceptada para la vida útil del calendario, comprobada durante décadas de experiencia en el campo de las baterías de iones de litio. En la Figura 2 se muestra un ejemplo de una gráfica de vida útil del calendario de una batería de litio (NCM).
La Figura 2 muestra que el 80 % de la capacidad inicial de una batería NCM se conserva después de aproximadamente diez años a temperaturas de 23 °C (73 °F) para la batería de litio en cuestión. Diferentes baterías de litio, como las de fosfato de hierro y litio, presentan diferentes tasas de degradación.
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