¿Las baterías de fosfato de hierro y litio tienen un “efecto memoria”?

Se considera que las baterías de iones de litio no tienen efecto memoria, pero recientemente se descubrió que en realidad también lo tienen. Este efecto es importante para la mayoría de los usos de las baterías, ya que el ligero cambio de voltaje que provoca puede provocar errores de cálculo sustanciales al estimar el estado de carga de las baterías. Así, mientras que la vida útil de las antiguas pilas de NiMH se reduce cuando se descargan parcialmente, el “efecto memoria” en las pilas LiFePO4 no tiene ningún efecto, o más bien es más raro y menos perceptible. Pero aprendamos más sobre estas baterías.

¿Qué es el efecto memoria?

Muchos de nuestros dispositivos cotidianos que obtienen su energía de una batería, aunque no siempre son tan “inteligentes” como se presentan en los anuncios, a menudo están equipados con algún tipo de memoria. Por ejemplo, una afeitadora que funciona con pilas o un cepillo de dientes eléctrico que se recarga antes de que se agote la batería pueden vengarse del usuario prudente. La batería parece recordar que sólo ha utilizado una parte de su capacidad de almacenamiento y finalmente ya no proporciona toda su energía.

Los expertos se refieren a esto como un "efecto memoria", que ocurre porque el voltaje de funcionamiento de la batería disminuye con el tiempo debido a ciclos de carga y descarga incompletos. Esto hace que, aunque la batería todavía esté descargada, el voltaje que suministra a veces es demasiado bajo para accionar el dispositivo en cuestión. Por lo tanto, el efecto memoria tiene dos consecuencias negativas: por un lado, se reduce la capacidad útil de la batería y, por otro, cambia la correlación entre la tensión y el estado de carga, por lo que este último no se puede determinar de forma fiable basándose en la tensión.

Se sabe desde hace mucho tiempo que el efecto memoria existe en las baterías de níquel-cadmio y de níquel-hidruro metálico. Desde que en los años 90 se empezaron a comercializar con éxito las baterías de iones de litio, se había descartado la existencia del efecto memoria en este tipo de baterías.

El efecto memoria en las baterías de litio y de litio-hierro-fosfato

El efecto memoria y la desviación anómala relacionada del voltaje de trabajo ahora se han confirmado para uno de los materiales más comúnmente utilizados como electrodo positivo en baterías de iones de litio, el fosfato de hierro y litio (LiFePO4). Con el fosfato de hierro y litio, el voltaje permanece prácticamente sin cambios en un amplio rango de estados de carga.

Esto significa que incluso una pequeña anomalía en el voltaje de funcionamiento podría malinterpretarse como un cambio importante en el estado de carga. O, para decirlo de otra manera: cuando el estado de carga está determinado por el voltaje, una pequeña desviación del voltaje puede provocar un gran error.

La existencia de un efecto memoria es especialmente relevante en el contexto de los pasos previstos hacia el uso de baterías de iones de litio en el sector de la movilidad eléctrica. Especialmente en los coches híbridos, el efecto puede manifestarse durante los numerosos ciclos de carga/descarga que se producen durante su funcionamiento normal.

En tales vehículos, la batería se recarga parcialmente durante cada operación de frenado gracias al motor que funciona en modo generador. A su vez, se descarga, normalmente sólo parcialmente, para ayudar al motor durante las fases de aceleración.

Los numerosos ciclos sucesivos de carga y descarga parcial conducen a pequeños efectos de memoria individuales que se suman a un gran efecto de memoria, como muestra este nuevo estudio. Esto conduce a un error en la estimación del estado de carga actual de la batería, en los casos en que el software calcula el estado de carga basándose en el valor de voltaje actual.

Las ventajas de las baterías de litio.

El litio proporciona la mayor capacidad (amperios-hora o “Ah”) por unidad de peso de todos los metales, lo que lo convierte en un material ideal para un ánodo de litio. Los sistemas de baterías de litio ofrecen distintas ventajas sobre otros sistemas de baterías, especialmente en cuanto a larga vida útil, confiabilidad y capacidad.

Una fuente de energía de litio ofrece una ventaja significativa si:

• Se requiere alto voltaje (es decir, de 3,0 a 3,9 voltios por celda)
• Un circuito de carga no está disponible o es demasiado caro
• La fuente de alimentación debe ser lo más ligera posible.
• Se requiere una larga vida útil
• Se requiere un amplio rango de temperatura
• La confiabilidad es clave
• Se requiere una densidad de energía extremadamente alta.
• Los problemas medioambientales como la temperatura, las vibraciones o los golpes son especialmente graves
• Su aplicación requiere una fuente de energía continua durante largos períodos de tiempo.

Los paquetes de baterías de iones de litio y de polímero de litio siempre deben usarse con un circuito de protección para evitar que la celda se sobrecargue o descargue. Elegir el circuito correcto y aplicarlo apropiadamente es vital para la longevidad de sus baterías y su seguridad.

Recomendamos nunca utilizar baterías de iones de litio/polímero sin celdas protectoras. Sin protección, un ligero error en su uso podría destruir la batería y tienen mucho mayor riesgo de explotar o incendiarse.

Cómo cargar una batería LiFePO4

La forma ideal de cargar una batería LiFePO4 es con un cargador de baterías de fosfato de hierro y litio, ya que estará programado con los límites de voltaje adecuados. La mayoría de los cargadores de baterías de plomo-ácido funcionarán bien. Los perfiles de carga AGM y GEL suelen estar dentro de los límites de voltaje de una batería de fosfato de hierro y litio.

Los cargadores de plomo ácido húmedo tienden a tener un límite de voltaje más alto, lo que puede hacer que el sistema de administración de baterías (BMS) entre en modo de protección. Esto no dañará la batería; sin embargo, puede provocar códigos de error en la pantalla del cargador.

Otras preguntas frecuentes sobre el tema

¿Qué pilas tienen efecto memoria?

El efecto memoria, también conocido como efecto batería, efecto batería lenta o memoria de batería, es un efecto observado en las baterías recargables de níquel-cadmio y níquel-hidruro metálico que hace que retengan menos carga.

¿Las nuevas baterías de iones de litio tienen memoria?

A diferencia de las baterías de NiCad, las baterías de iones de litio no tienen memoria de carga. Esto significa que no se necesitan ciclos de descarga profundos. De hecho, es mejor que la batería utilice ciclos de descarga parcial. Los expertos en baterías sugieren que después de 30 cargas, se debe permitir que las baterías de iones de litio se descarguen casi por completo.