¿La carga afecta la duración de la batería?

Preámbulo:

Asumiré un tipo de batería estándar de iones de litio (LiIon) como se usa en la gran mayoría de las computadoras portátiles y equipos similares. El polímero de litio (LiPo) es a efectos prácticos lo mismo.
El ferrofosfato de litio (LiFePO4) es de la misma familia que el LiIon pero tiene algunas diferencias fundamentales que significan que estas respuestas se aplican solo parcialmente. Puedo comentar sobre LiFePO4 por separado.

Asumiré condiciones ambientales "normales", digamos alrededor de 10C a 35C a menos que se indique lo contrario. Puedo comentar sobre resultados fuera de ese rango.

Asumiré que la batería (o celda) no se ha descargado por debajo del nivel de descarga mínimo normalmente recomendado. Ningún equipo bien diseñado permitirá una descarga profunda por debajo del nivel mínimo recomendado. Esto puede causar daño o destrucción de la batería y se necesita un cuidado especial para recuperar una batería de esa condición, si es posible. Puedo comentar sobre eso al final.

Tenderé a usar el término "batería" para referirme a celda o batería (= N celdas) cuando el texto se aplica a cualquiera. Si me refiero a 1 celda específicamente, usaré "celda".

Respuestas:

Carga forzada: carga incluso después de alcanzar el 100% en la batería de respaldo.

• No puede "cargar a la fuerza" una celda de LiIon siempre que no exceda los parámetros de diseño de la tasa de carga máxima y el voltaje máximo del terminal de carga. La batería normalmente se carga a la corriente de diseño hasta que se alcanza el voltaje terminal máximo y luego se le permite aceptar cualquier corriente que desee la química involucrada hasta que se alcance un punto de corte de corriente reducido preestablecido.

Dos parámetros que afectan la vida útil y la capacidad de carga son el voltaje terminal máximo utilizado y el % de la corriente máxima a la que permite que la corriente caiga antes de terminar la carga. Reducir el voltaje máximo del terminal y/o limitar la caída de la corriente antes de que finalice la carga aumentará la vida útil de la celda, a expensas de la capacidad de almacenamiento en ambos casos. (Corriente de terminación más alta = vida útil más larga y capacidad absoluta más baja).

Aquí hay un gráfico inmensamente informativo, cuidado de Battery University, que tabula el efecto sobre la capacidad de varios voltajes de punto final y el punto de corte de carga. por ejemplo, el voltaje de carga máximo tradicional es de 4,2 V. Cuando se alcanza este voltaje de celda, la celda tiene el 85% o la capacidad máxima. Si la carga es a 1C, esto ocurre en alrededor del 85 % x 1 hora =~ 50 minutos. Si se permite que la carga continúe durante otros 180-50 = 230 minutos, la capacidad será del 100 % y la corriente de carga será cercana a cero, digamos quizás el 1 % del máximo. Dejar el cargador conectado tendrá un efecto de carga adicional mínimo, PERO puede destruir la batería. Desconectar el cargador cuando se alcanzan los 4,2 V por primera vez reducirá la capacidad disponible en un 15 %, PERO aumentará la vida útil de la celda en mucho más del 15 %.

Cargando solo después de que la batería esté vacía.

Esta es la elección en el peor de los casos.

Mejor cargar poco y muchas veces con la batería más llena.
Lo mejor es volver a cargar hasta el punto de 1.º alcanzando 4,2 V.

Carga en paralelo mientras trabaja.

Bien. El cargador puede cargar la batería y operar la computadora si tiene suficiente capacidad; este es casi siempre el caso con los cargadores suministrados con la computadora. De lo contrario, disminuirá la tasa de descarga.

PERO, mejor

Cargue al voltaje de corte según la tabla anterior.
Desconecte la batería y opere la computadora desde la red eléctrica.
Este es el mejor punto para mantener la batería.
La batería alcanzará la máxima vida útil del calendario.

Comentarios añadidos:

Los fabricantes tienden a producir cargadores que alcanzan casi la capacidad máxima. Esto brinda una vida útil más larga que ayuda a la "experiencia del consumidor" [tm].
También acorta mucho el ciclo de vida de la batería disponible, lo que no es tan perceptible para los usuarios. Esto aumenta la cantidad de baterías que se deben comprar a precios de accesorios durante la vida útil del equipo. Esto mejora la experiencia del fabricante y del revendedor :-).

Si bien es posible que los fabricantes dejen de cargar por debajo de la capacidad total, y aunque algunos pueden truncar la carga un poco temprano en la parte final de "reducción gradual" del ciclo de carga, la mayoría no reduce la capacidad tanto como sería deseable durante mucho tiempo. vida.

Las computadoras portátiles OLPC usan celdas LiFePO4 o NimH. Al limitar la carga y descarga de NimH para no incluir el 10 % superior y el 10 % inferior de la capacidad, ¡obtienen 2000 ciclos de una celda de NimH! LiIon se puede extender por tales métodos.

El mejor ciclo de vida a un voltaje de punto final dado se logra al detener la carga cuando se alcanza el "pedestal" de voltaje. Según la tabla anterior, esto da una capacidad del 85 % en Vpedestal = 4,2 V y del 75 % en Vpedestal = 4,0 V.

Las baterías cuando no se usan duran más cuando se almacenan al final del punto de corriente constante/inicio del punto de voltaje constante.

La carga mientras se trabaja se trató anteriormente. Evitar que la batería se descargue aún más es una gran ventaja. Las celdas de iones de litio no toleran bien las temperaturas extremadamente altas, pero las temperaturas de alrededor de 40 °C son tolerables sin grandes problemas.

Por lo general, no se permite la carga por debajo de 0 grados C.
Si DEBE cargar una batería de iones de litio a temperaturas bajo cero, primero use la energía para calentar la batería a 0 C o más y luego cárguela.

Se puede permitir una descarga de hasta -10 a -30 (varía según la marca) si la capacidad se reduce considerablemente a medida que desciende la temperatura.

Carga forzada: carga incluso después de alcanzar el 100% en la batería de respaldo.

Supongo que te refieres a la carga de cosquillas: mantener el cargador conectado, de modo que la batería se mantenga al 100%. De hecho, esto no es lo mejor que puede hacer con una batería de iones de litio, pero el fabricante se encargó de esto: el 100% en el medidor de la batería corresponde a aprox. 80% de lo que es teóricamente posible con baterías Li-Ion. Existe un equilibrio entre la capacidad y la longevidad.

Cargando solo después de que la batería esté vacía.

Es común que la gente crea que las baterías de ciclo completo (que se cargan solo cuando están vacías y luego por completo) prolongan su vida útil. Si bien esto es cierto para las baterías a base de níquel, todas las baterías de portátiles modernas son de iones de litio. El ciclo completo es lo peor que puede hacer con una batería de este tipo, porque odian estar vacía y llena. Duran más cuando se mantienen a media carga. Sin embargo, se recomienda completar el ciclo de la batería una vez cada 6 meses para volver a calibrar el medidor de la batería, ya que la capacidad disminuye con el tiempo y las lecturas pueden volverse incorrectas.

Carga en paralelo mientras trabaja.

La carga mientras se trabaja no es diferente a la batería de simplemente cargarse eléctricamente. Pero el calor causado por la computadora portátil se suma al calor de la carga. El calor es lo que más odian las baterías de iones de litio. Reducirá su vida útil. Sin embargo, si la batería está bien separada térmicamente, esto no debería ser un problema.