¿Cuáles son las tolerancias para la corriente máxima que puede suministrar una batería?

Buena pregunta. Gran pregunta. Respuesta parcial...

Los fabricantes de renombre proporcionan hojas de especificaciones (sí, incluso para las baterías) y estas proporcionarán las corrientes continuas máximas recomendadas y pueden proporcionar las corrientes máximas de descarga permitidas.

El valor máximo NO es un límite estricto y rápido que no se puede exceder, y su importancia depende de la química de la batería, la implementación específica y cuánto le importa el resultado. Una descarga de sobrecorriente leve pero continua puede reducir la vida útil del ciclo a un ritmo desproporcionadamente alto en comparación con la cantidad de sobredescarga.

Hay muchos sistemas basados ​​en la química de Li (litio). Algunos son primarios (no recargables) y otros secundarios (recargables).

Comenzando con LiIon (iones de litio), que es probablemente lo que quisiste decir. Estas son las celdas secundarias de Li más comunes disponibles y tienen "derivaciones" relacionadas, como LiPo (polímero de litio). Tienen primos cercanos, por ejemplo, ferrofosfato de litio (LiFePO4), que es una variante de menor capacidad pero con un comportamiento MUCHO mejor.

LiIon tiene una "característica" encantadora conocida eufemísticamente como "ventilación con llama" (VWF) (a la que puede agregar :-) :-( !!!! ), es decir, cuando se usa en modos fuera de las especificaciones (o en algún momento simplemente porque pueden) se autodestruirán con calor, llama, humo e hilaridad general.

LiIon generalmente tiene una tasa de carga máxima de 1C y una tasa de descarga máxima de 1C a 2C según el fabricante, el modelo, etc. Superar la tasa de descarga máxima recomendada no es probable que cause problemas. 10% o 20% probablemente esté bien y tal vez incluso 50% o 100% PUEDE estar bien. YMMV y no puede tener ninguna queja si tiene VWF.

Cargar LiIon por encima de su tasa especificada es una muy mala idea [tm]. Como se indicó anteriormente, puede funcionar bien, pero ciertamente puede resultar en una "ventilación con llama". Nuevamente, me arriesgaría a que el 10% o el 20% esté bien y tal vez el doble esté bien. O no.

Si usa LiIon a tasas superiores a los valores nominales, generalmente degradará su ciclo de vida en cantidades aceleradas. por ejemplo, supongo que una sobrecarga constante del 20% puede reducir a la mitad el ciclo de vida. Suposición informada solamente. De manera similar, al ejecutar LiIon a un nivel algo inferior a las especificaciones, la vida útil del ciclo puede extenderse de manera útil.

LiIon también tiene un voltaje de carga superior muy estrictamente especificado, generalmente 4.2V con alguna variación especificada a través de la temperatura. Exceder esto por 0.1 voltios es "imprudente" y por 0.2 v es muy imprudente. por ejemplo, 4,2 V estándar, 4,3 V peligrosos, 4,4 V estúpidos. PERO reducir ligeramente el voltaje de carga máximo a 4,1 V o 4,0 V mejorará en gran medida la vida útil del ciclo y también reducirá la capacidad de carga. por ejemplo, el voltaje de carga máximo de 4,1 V puede ser del 80 % al 90 % de la capacidad.

En el extremo inferior, la vida útil también se ve afectada por Vmin. Queda muy poca energía por debajo de aproximadamente 3,0 V* y detener la descarga a 3 V o incluso más puede ser una muy buena idea para toda la vida. (* Las curvas de descarga no están disponibles; mire los gráficos del fabricante. Tenga en cuenta que el voltaje depende en gran medida de la carga. La carga pesada caerá aceptablemente más bajo que la carga liviana.

Hay numerosas versiones "nuevas" de liIon que se anuncian regularmente. Pocos han llegado todavía al mercado. Estos pueden tener tasas de carga o descarga de 10C o incluso 100C. es decir, en el extremo superior de las reclamaciones, se reclama la carga en menos de 1 minuto.

El polímero de litio (LiPo, que NO debe confundirse con LFP / LiFePo) utiliza materiales "plásticos" para la retención de electrolitos y, en general, tiene características eléctricas algo superiores y una resistencia algo mayor a la destrucción del VWF. Un poco.

Una variante muy valiosa de LiIon es LiFePO4 / Lithium FerroPhosphate. A veces se lo denomina Vida, lo que está bien siempre que no se tome como la química. Usaré LFP. LFP permite cargar a 1C a 2C (algunos fabricantes 0,5C) pero descargar a 10C o más (algunos, por ejemplo, 30C) El contenido de energía es bajo en peso LiIon (alrededor del 60% o menos) pero el ciclo de vida es muy superior y el rendimiento a altas y bajas temperaturas puede ser superior. La LFP correctamente administrada ofrece 2000 ciclos de descarga profunda (contra 300-500 para LiIon) y algunos afirman cifras mucho mayores para baterías más grandes con una buena administración.

Como siempre, consulte las hojas de especificaciones. Los principales fabricantes proporcionan una gran cantidad de información sobre tasas, voltajes, ciclo de vida, etc.

Es un placer administrar LiIon en cuanto a la carga.

NimH (ver más abajo) es un cerdo irritable. Puede obtener buenos resultados con NimH usando métodos simples, pero los mejores resultados necesitan ciencia espacial o nigromancia.

Los fabricantes de renombre equipan las celdas LiIon con circuitos de protección interna. Cuando una sola celda DEBE tener componentes electrónicos en su interior para que sea medio segura, sabes que tienes un producto divertido. El LiIon de voltaje muy bajo debe ser persuadido al rango normal con mucho cuidado. Los LiIon muy muy bajos suelen ser declarados muertos por sus controladores. Insistir en cargar tal (protección de derivación) puede resultar en la muerte (generalmente solo la celda) pero puede funcionar con el debido cuidado. La gente hace bolsas especiales para cargar las celdas de iones de litio. ¿Qué le dice esto?

Dicho todo esto, una excelente tecnología. Tratar con el debido cuidado.

Ligeramente:

NimH: Carga hasta 1C Ok con monitoreo de delta V negativo o temperatura delta o temperatura absoluta para terminación. Algunos permiten 2C con baterías especiales. El monitoreo inteligente puede permitir 2C+ con cuidado. Los ventiladores del modelo de control por radio cargan NimH a 4C o más usando una capacidad x 1xx% de sobrecarga como terminación de carga. por ejemplo, pueden cargar un paquete de 4 Ah a 20 A durante 15 minutos. Esto es 5C y 125% de entrada de energía. Sufren vidas. No les importa

NimH puede descargarse más o menos a cualquier velocidad que soporten. La resistencia interna de la celda reduce el voltaje cada vez más a alta corriente, lo que hace que la batería sea menos útil a menos que se diseñe en consecuencia. La descarga debe detenerse en, digamos, 1 V con cargas bajas y no menos de, digamos, 0,9 V con cargas muy altas. Me equivocaría en el lado alto. Puede descargarlos hasta que se vacíen por completo (0,8-0,9 V), pero gana poco y tendrá un impacto muy severo en la vida útil. NimH es bueno para 300-500 ciclos de descarga profunda, pero puede llevarse a 2000 más o menos quitando un 10 % de la parte superior e inferior (detener la descarga antes, finalizar la carga antes).

Si se especifica que una batería suministre 9 amperios y usted limita la corriente a nueve amperios, es probable que la batería logre un rendimiento de por vida razonablemente similar al especificado en la hoja de datos. Ir más allá de la corriente nominal puede no causar una falla inmediata, pero es probable que afecte negativamente la vida útil del dispositivo. Tratar de extraer, por ejemplo, 10 amperios de una batería de 9 amperios podría, dependiendo de las circunstancias, no tener un efecto significativo en la vida útil, o podría reducir su vida útil a la mitad (por ejemplo, si la batería funciona en la parte superior de su rango de temperatura, puede resultar significativamente dañado por corrientes que no plantearían problemas a temperaturas más bajas).

Tenga en cuenta que si se consumirá una corriente excesiva durante un intervalo medido en segundos o minutos enteros, puede haber umbrales cerca de los cuales incluso un pequeño cambio en la corriente puede tener un efecto enorme en la vida útil de la batería. Por ejemplo, si más allá de cierta temperatura, la resistencia interna aumenta significativamente, es posible que consumir una cantidad de corriente que mantendría la temperatura por debajo de ese punto no afecte demasiado la vida útil de la batería, pero consumir suficiente corriente para alcanzar ese punto puede crear un 'descontrol térmico parcial'. , donde la batería acaba estableciendo una temperatura de equilibrio muy superior a la que tenía a menor corriente. La fuga térmica no necesariamente irá lo suficientemente lejos como para convertir la batería en un montón de escoria fundida (es

Ejemplo hipotético, elegido por simplicidad numérica en lugar de realismo: suponga que la resistencia de una batería de 100 voltios será de 0,01 ohmios a 50 °C y no bajará de eso, y cada cambio de temperatura de veinte grados representará un cambio de resistencia diez veces mayor. y la disipación de potencia es de un vatio/grado C para un dispositivo que funciona a 25 C. Si la batería está a 50 °C, se podrían consumir 50 amperios durante todo el día (con una caída de 0,5 voltios, la batería generaría y disiparía 25 vatios de calor). La conexión de una carga de corriente constante de 50,01 amperios haría que la temperatura de la batería comenzara a aumentar, y con el aumento de la temperatura, la resistencia y la disipación de energía comenzarían a aumentar, lo que provocaría una fuga térmica.

Sin embargo, este proceso sería limitado; para que la temperatura alcance los 130C, donde su resistencia sería de 100 ohms, el dispositivo tendría que estar disipando 105 watts. Sin embargo, a 100 ohmios, incluso con una carga muy corta, solo un amperio podría salir de la batería, lo que provocaría que no se disiparan más de 100 vatios en la batería. Por lo tanto, siempre que una temperatura de 130 ° C no fuera tan alta como para causar un cortocircuito interno, la batería no se derretiría. Por otro lado, la batería estaría funcionando con una temperatura interna muy por encima de las temperaturas normales, y la vida podría reducirse considerablemente.

Nota: las baterías reales pueden o no establecer un equilibrio de temperatura superior antes de que sucedan cosas realmente desagradables (cortocircuito interno, explosiones, etc.), pero incluso cuando establecen dicho equilibrio, es probable que la tensión que ejerza sobre la batería la destruya. en poco tiempo. Tenga en cuenta también que incluso si la resistencia interna de una batería que se calentó uniformemente alcanzara una condición "segura", es posible que las condiciones de sobrecarga extremas puedan causar que parte de la batería alcance una temperatura "desastre" antes de que la batería en su conjunto haya alcanzado el equilibrio seguro. Uno puede esperar que una batería sobrecargada se convierta con seguridad en un montón de escoria benigno, pero eso no garantiza que no vaya a explotar.