Nuevos modelos y parámetros en baterías y sistemas de carga

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Nuevos modelos y parámetros en baterías y sistemas de carga

Lopez Puyo Francisco

flopezp@correo.udistrital.edu.co

Universidad Distrital Francisco José de Caldas

Resumen— En este trabajo se investiga sobre el comportamiento de las baterías tanto en sus diferentes matariles de construcción como en la forma en la que la energía se logra aprovechar. Además se enlaza de las técnicas utilizadas actualmente y protocolos para la carga de estas; Adicionalmente se muestra la carga rápida utilizada actualmente.

1. INTRODUCCIÓN

Las baterías de litio representan la mejor opción dentro del mercado para el almacenamiento de energía en vehículos eléctricos, electrodomésticos y de más dispositivos electrónicos. Esto debido a su buena estabilidad química, bajo nivel de descarga cuando no está en uso y su alta densidad de energía y potencia. Para adaptarse al usuario promedio que exige a sus diferentes dispositivos una larga duración por carga, se fabrican baterías de un mayor tamaño, o se limita otros apartados de hardware para no exigir o acabar con la carga.

El uso de baterías de litio, para smartphones aunque permite alta densidades de potencia y energía,  además de los soportar los ciclos de carga para obtener una buena  longevidad, presenta dificultades a la hora de obtener una carga optima en un tiempo limitado ya que cuando estas se cargan muy rápido o de más pueden presentar fallos en los ánodos dentro de las celdas o en otro caso podría quemar el cargador.

Adicionalmente se tienen actualmente baterías fabricadas en base a otros materiales o modificaciones de este como lo son las baterías Li-Air  en donde aunque se conserva parte del litio se mezcla con un nuevo componente para obtener la energía deseada.

Ahora bien, en la última década se maneja el tema de carga rápida. La carga rápida tiene su principio en el diferencial de tensión, brindando 5v, 9v o 12v. Aunque para no exponer la salud de la batería este tipo de carga es utilizado habitualmente por el dispositivo solo cuando se encuentra en condiciones de  muy poca carga (15% o menos) o descargada, y a medida que el nivel sube, se disminuye el porcentaje de carga rápida con el fin de hacer que los componentes de la batería no se degraden rápidamente.

1. ESTRUCTURA

En las baterías Li-air con electrolito orgánico, los iones Li fluyen desde el ánodo a través del electrolito para reaccionar con el oxígeno del aire en la región del cátodo poroso. Después de esto se tiene como producto Li2O2, es depositado en un conducto de carbono

La tecnología Li-air se basa en un electrodo positivo formado por carbono a diferencia de las actuales baterías de litio ion que tienen óxidos metálicos. El caso es que el carbono del electrodo positivo reacciona con el oxígeno “ambiental” que lo rodea formando corrientes eléctricas. La ventaja de todo esto es que el electrodo positivo de carbono-oxígeno parece ser mucho más ligero que los actuales de óxidos metálicos. Esto permite almacenar mucha más energía con un peso mucho menor de las baterías

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Si bien los aumentos de temperatura eran el principal problema de las baterías Li-ion, las baterías de Litio-Aire no soportan demasiado bien los ciclos de recarga debido a que los compuestos químicos en su interior pueden tener una degradación prematura

En cuanto al sistema de carga rapida en términos generales, el proceso cargar  la batería Li-Ion se divide en tres modos de funcionamiento, es decir, goteo modo de corriente (TC), el modo de corriente constante (CC), y el modo de tensión constante (CV) El diagrama simplificado de cargador de baterías de

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