Presentación Baterías Li-ion y Li

Baterías Recargables
de
Li-ion
Li-Polímero
Ing. Ricardo Teijeiro
Comparación
SLA / Ni-Cd / Ni-MH / Li-ion Li-Po
• + Alta densidad de Energía
Ventajas
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Baja autodescarga (~5% / mes)
Mayor tensión
(3.6V nominal)
Vida útil prolongada (>300 ciclos)
No contiene metales contaminantes (Pb,Hg,Cd)
No poseen efecto memoria
Bajo tiempo de recarga (1.5 a 2Hs)
Ofrece la posibilidad de geometrías ultra-delgadas (<1mm)
Tensión = 3.6V
Equivalente a 3 celdas de Ni-Cd ó Ni-MH
Vida útil
• >300 Ciclos completos de carga y descarga hasta un
rendimiento del 80%
Aplicaciones
• Comerciales
Telefonía móvil – Handies – Reproductores MP3 – MP4 –
Cámaras digitales – PDA – GPS – Bicicletas eléctricas – etc.
• Industriales
Rastreo Satelital – RFID – Equipos de medición portátiles – Impresoras
térmicas portátiles – Electromedicina – Herramientas portátiles –
Equipos de comunicación satelital – etc.
• Militares
Equipos de comunicación – Radares portátiles – Modems satelitales
– Sistemas electrónicos asociados a armamentos – etc.
Funcionamiento de la Pila
Sistema “electroquímico”
Componentes de la Pila
• 2 Electrodos ( + / - )
• 1 Separador poroso (aislante eléctrico)
• 1 Electrolito (movilidad iones)
Tensión = Volts
Según sustancia de los electrodos
y la concentración del electrolito
Pilas = Residuos peligrosos
• En vigencia la Resolución 262 APRA/08
• Las pilas recargables NO deben arrojarse junto con los
residuos domiciliarios
• PROBATTERY está comprometida con el cuidado del
medio ambiente desde sus comienzos.
Nomenclatura
C = Capacidad Nominal.
Generalmente la corriente de carga o de descarga se
expresa en múltiplos de esta unidad.
P.ej:
Batería C=1200mAh.
se descarga a 0.1C, esto quiere decir que se descarga a una
corriente de 120mA.
Historia
• Año 1800 Volta crea la primera pila (Zn – Cu).
• Año 1868 Leclanché da origen a la pila seca.
• Año 1980 se descubre la propiedad de intercalación
reversible de iones de Litio en el grafito.
• Año 1991 Sony comercializa la 1era celda de Li-ion.
• Año 1996 aparece en el mercado el Li-Polímero.
Celdas de Li-ion
• No contienen Litio metálico.
• Utiliza iones de Litio que se intercalan en los
electrodos.
Construcción celda Li-ion
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Ánodo : Grafito
Cátodo : Óxidos metálicos
Separador : Film de PE ó PP
Electrolito : Sal de Litio en solvente orgánico.
Celda Modelo 18650
Celdas de Li-Polímero
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El electrolito está contenido en un polímero (+ seguro).
Fácil de fabricar (+ económico).
Múltiples geometrías (ultra-delgadas).
Muy livianas (no tienen carcasa metálica).
Pueden suministrar altas corrientes (+ superficie electrodos).
Fabricación Li-Polímero
Test de sobrecarga 10Volts
Protecciones internas Li-ion
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Válvula de seguridad (libera la presión interna).
PTC
Separador de bloqueo
Aditivos
Protecciones electrónicas externas
Li-ion y Li-Polímero
Condición
Acción
Sobrecarga
Bloqueo de carga
Sobredescarga
Bloqueo de descarga
Sobrecorriente
Bloqueo de descarga
Cortocircuito
Bloqueo de descarga
Sin protección electrónica !
Condiciones de uso
Condiciones de uso
Celdas estándar Li-ion Li-Polímero
3.0V .. 4.2V
• Voltaje :
:
2C max.
• Corriente
0ºC .. 45ºC (carga)
• Temperatura :
-20ºC .. 60ºC (descarga)
Capacidad vs. Corriente de Descarga
Capacidad vs. Temperatura de uso
Método de Carga
• CC-CV: Constant Current – Constant Voltage
(P.ej: CC=1C ; CV=4.2V)
Cargador con NTC / TIMER
Cargador Li-ion + DC/DC
Sistemas de medición (gas-gauge)
• Indica el estado de carga.
• Contador Coulomb ó Impedance Tracking (NO sirve medir tensión).
• Interfase de datos 1-Wire (HDQ) ó también I2C (SMBus).
Parámetros “gas-gauge”
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Tensión
Corriente
Temperatura
Capacidad remanente
Capacidad máxima
Fecha de fabricación
Cantidad de ciclos
Identificación , etc…
• Posibilidad de indicador luminoso en baterías externas
( 25% - 50% - 75% - 100%)
Ej: Parámetros reportados x I2C
Integración de Baterías Li-ion
Aspectos que ayudan a bajar costos si son previstos:
•
Ciclo de vida del producto: Tiempo de recambio de batería
•
Autonomía: Reducir consumos: usar los modos sleep/stop en µC y µP,
utilizar LEDs con dimming para iluminar, reguladores de tensión tipo
switching, etc.
•
Electrónica: Integración del cargador en el equipo.
•
Mecánica: Preveer buena ubicación de la batería : Temperatura baja –
Dimensiones estándar – Envolvente simple, etc.
Packs industriales fabricados
con celdas 18650
1 celda [3.6V]
2 celdas [7.2V]
3 celdas [10.8V]
4 celdas [14.4V]
Capacidades disponibles
(celdas cilíndricas):
2200mAh / 2400mAh y múltiplos
Packs Terminados
· Carcasa Nylon
· Conector especial
· Termocontraíble PVC
· Conector estándar
Mantenimiento Li-ion
Almacenamiento recomendado:
· Cargadas al 30 - 50%
· Ciclar cada 4 – 6 meses
· Temperatura < 25ºC
Capacidad recuperable vs.
Nivel de carga en almacenamiento
ATENCIÓN: Medición realizada en Celdas sin protección electrónica
GRACIAS !