Características de las Baterías de Teléfonos Celulares
Las baterías de los teléfonos celulares han evolucionado significativamente con el tiempo, siendo las baterías de iones de litio tipo bolsa las más utilizadas en la actualidad. Estas baterías ofrecen ventajas notables en términos de densidad energética y capacidad de carga, pero también requieren un cuidado específico para maximizar su vida útil y eficiencia.
Tipo y Estructura
Las baterías de iones de litio, conocidas como baterías Li-ion, son baterías secundarias (recargables) compuestas por celdas donde los iones de litio se mueven del ánodo al cátodo a través de un electrolito durante la descarga, y viceversa durante la carga. La ausencia de una carcasa rígida en las baterías tipo bolsa les confiere la mayor densidad energética gravimétrica.
Ventajas Principales
Entre las ventajas más destacadas de las baterías de iones de litio se encuentran su alta tensión de celda, alta densidad energética y la ausencia de efecto memoria, lo que las hace ideales para su uso en dispositivos móviles.
Parámetros Importantes
Para comparar y comprender la capacidad de cada batería, es crucial considerar ciertos parámetros característicos, como el voltaje de la celda, la tensión de corte y la capacidad coulométrica.
Voltaje de Celda
El voltaje de las baterías eléctricas se genera por la diferencia de potencial de los materiales que componen los electrodos positivo y negativo en la reacción electroquímica. La mayoría de las celdas de iones de litio operan a 3.8 voltios. Los cargadores de baterías o USBs para smartphones suelen proporcionar un voltaje de 5V para permitir la circulación de corriente hacia la batería.
Tensión de Corte
La tensión de corte es el voltaje mínimo permitido, definiendo generalmente el estado «vacío» de la batería. La batería Li-ion tiene una tensión de corte más alta, alrededor de 3.2 V. Su voltaje nominal está entre 3.6 y 3.8 V; su voltaje máximo de carga puede llegar a 4 – 4.2 V. Puede descargarse hasta 3V, aunque a 3.3V (a temperatura ambiente) se utiliza aproximadamente el 92-98% de su capacidad. Descender por debajo de 3.2V puede provocar inestabilidad química, reduciendo la vida útil de la batería.
Capacidad
La capacidad coulométrica es el total de amperios-hora disponibles cuando la batería se descarga a un cierto corriente de descarga desde el 100% SOC hasta la tensión de corte. La capacidad típica de las baterías de portátiles varía entre 3,000mAh y 4,000 mAh.
Tasa de C
La tasa de C se utiliza para expresar la rapidez con la que se descarga o carga una batería en relación con su capacidad máxima. Tiene unidades h-1. Una tasa de 1C significa que la corriente de descarga agotará la batería completa en 1 hora. La mayoría de las baterías de iones de litio solo soportan una temperatura máxima de 60°C y se recomienda cargarlas a un máximo de 45°C bajo una tasa de carga de 0.5C. La calificación C para una batería 18650 es generalmente de 1C, lo que significa que podemos consumir un máximo de 2.85A de la batería.
Autodescarga
Las baterías se autodescargan gradualmente incluso si no están conectadas ni entregando corriente. Esto se debe a reacciones químicas «secundarias» que ocurren dentro de la celda incluso sin carga aplicada. Las baterías recargables de iones de litio tienen una tasa de autodescarga que los fabricantes suelen indicar como del 1.5-2% por mes. Esta tasa aumenta con la temperatura y el estado de carga.
Degradación
Cada ciclo de carga-descarga provoca cierta degradación en las baterías recargables. Esto generalmente ocurre porque el electrolito se aleja de los electrodos o porque el material activo se desprende de los electrodos. La mayoría de las baterías modernas de iones de litio 18650, comunes en las baterías de portátiles, tienen un ciclo de vida típico de 300 – 500 ciclos, y un ciclo se define como la carga de una batería completamente descargada al 100% y luego su descarga a cero nuevamente. Generalmente, una batería de teléfono celular dura entre dos y tres años. La regla de oro para una carga óptima es mantener la batería cargada entre el 30% y el 90% la mayor parte del tiempo. Cargarla cuando caiga por debajo del 50%, pero desconectarla antes de que alcance el 100%.
Profundidad de Descarga
La profundidad de descarga es una medida de cuánta energía se ha extraído de una batería y se expresa como un porcentaje de la capacidad total. Por ejemplo, de una batería de 100 Ah de la que se han extraído 40 Ah, ha experimentado una profundidad de descarga del 40%. En las baterías de iones de litio, la vida útil del ciclo de una celda depende en gran medida de la DOD. La pérdida de iones de litio y material activo del electrodo es mayor en ciclos de DOD más grandes. En DODs altas, pueden ocurrir mecanismos de degradación adicionales, resultando en la descomposición y disolución del material del cátodo y la pérdida de capacidad.
