¿A qué profundidad debemos descargar las baterías de litio para maximizar su vida útil?

Mi vistazo rápido:

La vida útil de las baterías de litio disminuye con la profundidad de la descarga, con el siguiente aspecto (esta curva es para baterías de plomo-ácido, pero se indica que las baterías de litio siguen una curva similar):

( fuente )

Si se toma como referencia el valor 100% DoD, se puede trazar lo que llamo la curva de "isoenergía" (lo pensé en 2 segundos), que es básicamente cuántos ciclos se requieren de la batería para entregar la misma cantidad de energía que 100% de descargas durante toda su vida útil:

Los resultados con este ejemplo en particular:

Conclusión, todavía se mantiene que la profundidad de descarga debe minimizarse tanto como sea posible.

Estoy de acuerdo en que obtiene una ganancia en la capacidad de toda la vida con la disminución de DOD; de memoria, las cifras que he visto sugieren una mayor ganancia con la disminución de DOD en el rango de 10% -80% DOD, pero no garantizaré mis recuerdos ser correcto.

Sin embargo, hay varios otros factores que pueden ser más importantes y/o útiles.
Si está en condiciones de tolerar descargas de capacidad reducida y/o recargas múltiples por día, se pueden obtener mejores ganancias limitando el extremo superior de la carga.
Las celdas de LiIon generalmente se cargan en un modo CC/CV con CC generalmente a una velocidad C/1 y con Vmax (típicamente 4.2 V/celda) que se alcanza en alrededor del 70%-80% de la capacidad total, con el saldo ingresado en modo CV en la reducción de corriente (establecido por la química de la batería). La terminación de carga ocurre en algún Imax xk seleccionado con (0.05 <= k < 1)
K = 1 corresponde a la terminación de la carga en la transición CC/CV. Es bien sabido que los valores más pequeños de k dan capacidades energéticas totales algo mayores pero un ciclo de vida desproporcionadamente menor. k se establece a menudo en 0,25 o incluso en 0,5, la carga agresiva puede establecer k en 0,1 o incluso en 0,05.
Sus curvas sugieren que incluso con un DOD generalmente inaceptablemente bajo del 10 % de la energía total de por vida almacenada en menos del 50 % más que con un DOD del 100 %. Actualmente no tengo tiempo para ubicar referencias, pero estoy (esencialmente :-)) seguro de que se obtienen ganancias superiores al 50% mediante el uso de k = 1 (sin ciclo de CV) y esto tiene la ventaja de una carga muy rápida ( menos de 1 hora) (por ejemplo, 48 minutos a C/1 desde el vacío total si la transición CC/CV se produjo al 80 % del nivel de energía). La descarga al 100% de DID tampoco es "útil" y también es útil establecer un DOD mínimo con este tipo de esquema. Una capacidad restante del 20 % al 30 % y la capacidad máxima del 80 % todavía devuelven del 50 % al 60 % de la capacidad total, deja un búfer de emergencia del 20 % al 30 % cuando es necesario y es probable que sea superior al control DOD de extremo inferior simple.

Otro aspecto que proporciona una mayor vida útil del ciclo y un aumento general del almacenamiento de energía durante toda la vida es configurar Vmax a menos de los 4,3 V/celda habituales a 25 °C. Los resultados publicados sugieren que incluso una disminución de 0,05 V (a 4,15 V) proporciona ganancias útiles, 4,1 V más y 4,0 V mucho más. Estos niveles reducidos van acompañados de disminuciones significativas en la capacidad almacenada por ciclo.

Esta útil página de Battery University analiza varios métodos de prolongación de la vida útil de LiIon.
La Tabla 4 sugiere un aumento de 4 veces en la vida útil del ciclo al disminuir Vmax a 4,0 V desde 4,2 V con una disminución de solo el 20 % en la capacidad de energía por ciclo: una ganancia de más de 3 veces la capacidad habitual.

Las siguientes tablas se copiaron de la página anterior.

El uso de una combinación de reducción de Vmax, restricción DOD máxima y minimización de la reducción de corriente en el modo CV parece probable que produzca ganancias de capacidad de vida útil muy importantes. Para cualquier reducción aceptable dada en la capacidad, se podría establecer una combinación óptima. Suena como un doctorado :-).

Ver también:

BU - Baterías de litio: por qué son mejores

BU - Carga de iones de litio

Mejor aún: use LiFePO4 / LifeYPO4 :-)

Un problema con este tipo de análisis es la cuestión de qué constituye una batería "muerta". La mayoría de los usos implicarán una pérdida de capacidad máxima permisible que es diferente según el uso. Por lo general, los vehículos eléctricos dependen mucho de la autonomía, por lo que es aceptable una pérdida de capacidad muy pequeña. El almacenamiento en el hogar continuará brindando ahorros significativos incluso si hay una gran pérdida de capacidad y es por eso que se sugiere que las baterías EV podrían reutilizarse como unidades de almacenamiento en el hogar después de retirarlas de un vehículo.