Uno de los atractivos clave para pasar a
las baterías de litio es que la duración de la batería es múltiplo de lo que es posible con
las baterías de plomo-ácido . Sin embargo, con los datos operativos limitados en
las aplicaciones UPS disponibles en la actualidad, es natural que los usuarios potenciales se pregunten cuánto durarán realmente las baterías de litio.
Para abordar esta pregunta, primero es necesario comprender cómo se degradan las baterías de litio en circunstancias normales. Tienen dos modos de degradación en gran medida independientes: vida calendario y ciclo de vida.
La vida útil describe cómo disminuirá la capacidad y cómo aumentará la resistencia con el tiempo. Para la vida útil, la temperatura de funcionamiento de la batería es el factor más importante para determinar cuánto durará. El calor puede acelerar la degradación y las temperaturas más frías minimizan la degradación.
En cuanto al ciclo de vida, el término en sí se entiende fácilmente, pero proyectar el ciclo de vida de una batería de litio no es tan simple como parece. Esto se debe a que diferentes características del ciclo determinan qué tan dañino es ese ciclo para la batería.
Una prueba básica en la industria del litio es 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 resultará en miles de ciclos antes de que la celda alcance el 80% de su capacidad inicial. Sin embargo, el ciclo de vida suele ser bastante sensible a las tasas de carga y descarga y otros factores.
En la Figura 1 se muestra un resumen de los factores clave que influyen en el ciclo de vida.
| Parámetro de ciclo |
Influencia en el ciclo de vida |
Descripción |
| Tasa de carga/descarga |
Significativo |
Cargar o descargar una batería a velocidades superiores a las que fue diseñada acortará considerablemente su ciclo de vida. |
| Profundidad de descarga |
Moderado |
Descargar parcialmente una batería antes de recargarla es menos dañino que descargarla completamente |
| Temperatura |
Moderado |
Si bien una batería más caliente tendrá menos resistencia y tasas de autocalentamiento más bajas, las temperaturas de funcionamiento más frías generalmente son mejores de por vida. Muchas baterías de iones de litio también son sensibles a la carga a temperaturas frías (generalmente bajo cero), pero esto generalmente no es una preocupación para las aplicaciones de centros de datos. |
| Ventana Estado de carga (SOC) |
Menor |
Cuando se utiliza una batería con una profundidad de descarga parcial, realizar un ciclo casi completamente lleno (100% SOC) o completamente vacío (0% SOC) es más dañino que especificar una ventana de funcionamiento en estados de carga parciales. |
Figura 1: Resumen de los factores clave que influyen en la vida útil del ciclo de la batería de litio.
En las aplicaciones de centros de datos, la duración del calendario suele ser el factor principal porque los ciclos de la batería son poco frecuentes. La excepción a esto sería cuando las baterías UPS se utilizan para respaldar la gestión de energía del sitio o proporcionar servicios de red a la red de distribución de electricidad local. Esas aplicaciones están fuera del alcance de este documento. En casos de uso convencionales, las baterías están inactivas durante la mayor parte de su vida útil.
Para evaluar la vida útil, los fabricantes de celdas suelen almacenar las baterías a diferentes temperaturas durante largos períodos de tiempo y verifican periódicamente su capacidad restante. Trazar estos datos proporciona una relación entre el tiempo, la temperatura y la capacidad restante. Una vez que se han recopilado suficientes datos, es posible ajustarlos a una ecuación generalmente aceptada para la vida útil del calendario que ha sido probada durante décadas de experiencia en el campo de las baterías de iones de litio. En la Figura 2 se muestra un ejemplo de un gráfico de vida útil de una batería de litio (NCM).
La Figura 2 muestra que el 80% de la capacidad inicial de una batería NCM permanece después de aproximadamente diez años a temperaturas de 23°C (73°F) para la batería de litio en particular probada. Las diferentes baterías de litio, como las de fosfato de hierro y litio, tendrán diferentes tasas de degradación.
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