¿Por qué se utilizan baterías de iones de litio de 3,8 V en los dispositivos móviles, en lugar de baterías de 3,6 V o 3,7 V?

He notado una extraña tendencia en las baterías de iones de litio que se usan en teléfonos inteligentes y tabletas: en lugar de los 3,6 V o 3,7 V por celda típicos de la mayoría de las baterías de iones de litio en otros tipos de dispositivos de consumo, usan baterías de 3,8 V que son cargado a un voltaje máximo de 4.35V (este es el caso de mi Nexus 5X y Nexus 9). En al menos un caso (la batería del LG G5 ), la batería tiene un voltaje nominal de 3,85V y está cargada a 4,4V.

¿Qué pasa con estas celdas de iones de litio de alto voltaje? Puedo entender que el voltaje más alto se traduce en más energía general, pero ¿por qué buscar un voltaje más alto en lugar de solo una capacidad más alta (como se hace con 18650 celdas)? ¿Hay algún inconveniente en usar este tipo de batería?

Una discusión de chat que comienza aquí sugiere que este voltaje más alto es específico de las baterías de polímero de litio y no se aplica a las celdas cilíndricas como la 18650 o las celdas prismáticas como las que se usan en las baterías de las cámaras compactas. ¿Es este realmente el caso?

¿Posiblemente mejoras en la construcción y/o química que permitan esto? Creo que un voltaje de estado cargado más alto se traduce en fuerzas mecánicas internas más altas en las baterías Li-po.
No estoy seguro de que podamos dar una respuesta exacta a su pregunta. Estos detalles están en el nivel de fabricación y, a medida que mejoran el proceso y los materiales, el voltaje más alto es un efecto secundario natural. Los detalles finos son propiedad y están protegidos por derechos de autor, por lo que es poco probable que incluso Wikipedia ofrezca ayuda.
@Sparky256: No necesariamente busco información sobre la química subyacente. Estoy buscando información sobre las razones prácticas para preferir este tipo de química en los dispositivos móviles y las compensaciones involucradas.
@bwDraco. Es una química refinada, no una química nueva, o el cambio de voltaje sería más dramático que décimas de voltio. Los fabricantes de baterías protegen estos detalles del proceso. No se hacen públicos, ya que 15 minutos de búsqueda no arrojaron resultados. Es como preguntar cómo los capacitores son más pequeños pero con mayor o la misma capacitancia. Se trata de un mejor proceso de fabricación y materiales más puros.
@bwDraco. ¿No se le ocurrió que los teléfonos inteligentes y las tabletas consumen mucha energía y necesitan una carga casi constante, por lo que el alto costo de las mejores baterías que el dinero puede comprar vale la pena?
Supongo que si dejan el voltaje igual, solo pueden aumentar la capacidad haciendo que las celdas sean más grandes/gruesas en comparación con algunos vudú químicos que encontraron para aumentar el voltaje y aumentar la capacidad general sin aumentar el tamaño físico.
Podría agregar que el Samsung note 4 y el note 5 tienen baterías enormes y pesadas que deben representar el 90% del peso del teléfono. Cuando están encendidos pero no se usan, descargan la batería a un 1% casi constante por hora. En 4 días una batería nueva está agotada.
@sparky256 más la función de explosión

Respuestas (3)

Así que investigué un poco y descubrí que hay un avance reciente en la tecnología de baterías que permite que las celdas LiPo, utilizadas tanto en dispositivos móviles como en aplicaciones de aficionados/RC, operen a voltajes más altos. Específicamente, se usa un aditivo de silicio-grafeno en el ánodo para proteger contra la corrosión a voltajes más altos, lo que les permite cargarse a 4,35 V o incluso a 4,4 V. Esto da como resultado una densidad de energía ligeramente mayor, pero cargar la batería a voltajes más altos puede reducir su vida útil.

El alto consumo de energía de los dispositivos móviles significa que la alta densidad de energía es más importante que cualquier otra característica. Esto significa que la reducción de la vida útil es una compensación aceptable; dado que el consumidor típico reemplaza su teléfono inteligente cada dos años, la vida útil no es un requisito importante.

En esencia, el voltaje más alto es solo otra vía para aumentar la densidad de energía general.

+1 para un buen resumen de todos los comentarios anteriores y buena intuición.
Prácticamente, engañan cobrándoles de más. Por eso mueren más rápido. Puedo ir a 4,4 V con cualquier celda de iones de litio, pero no durará tanto como de costumbre.
@Overmind, no, no "hacen trampa". Esta respuesta establece específicamente que los avances en tecnología permiten que esto suceda. Las celdas modernas de 4,35 V tienen igual o mayor número de ciclos de carga y descarga, lo que está garantizado por pruebas de investigación, caracterización y producción.
Sí, hacen trampa. Cárguelos solo a 4.2 y verá mejoras muy significativas en la duración de la batería. Puedo OC cualquier celda 18650 a 4.35 y funciona bien, pero terminará con una vida útil significativamente más corta. Está probado y comprobado para celdas LG, Samsung, Sony y Sanyo/Panasonic.
@Overmind: No. Hay un cambio real en la química celular que permite esto. Para celdas normales, 4.35V no es seguro para cargar regularmente y es básicamente el margen de seguridad. Para las nuevas celdas, 4,35 V es un voltaje seguro, incluso si la carga a ese voltaje acelera la degradación de la celda. Es una cuestión de ventilación de la celda/riesgo de incendio más que cualquier otra cosa; la química mejorada mitiga este riesgo y permite voltajes más altos.
¿Seguro desde qué perspectiva? Sobrecargar un 18650 a 4.35 no presenta ningún peligro si la celda está bien. Cobré de más miles de ellos. No hay sobrecalentamiento ni ningún otro efecto negativo, excepto la vida útil más corta. Si la celda es mala, se sobrecalentará cuando se cargue comenzando con voltajes mucho más bajos. En realidad, cargar una celda estándar a 4,35 V sin detectar ningún cambio de temperatura significativo demuestra que la celda está en buen estado. Además, comparar las curvas de temperatura de una batería más antigua (de teléfonos antiguos) y la de un nuevo teléfono inteligente durante la carga confirma que no hay diferencia.

Es la química de la batería. El polímero de litio se carga más que las baterías de fosfato de hierro y litio más nuevas.

3,6 voltios frente a 3,25 voltios nominales.

2,5 voltios a 3,65 voltios con un rango utilizable real de 3,2 voltios a 3 voltios.

Realmente no hay suficiente voltaje para hacer funcionar un teléfono inteligente.

Generalmente se utiliza en aplicaciones de celdas múltiples. Un 5S LiFePO4 reemplazará a un 4S LiPo.

¿Es esto lo que le pasó al Note 7?

Acabábamos de empezar a usar baterías LiFePO4 cuando salió el Note 7. Casi compro uno. El bajo voltaje haría que se calentara mucho.

Necesitan obtener un voltaje más alto para enfriar estas cosas.

este número 3.6-3.7-3.8V es el voltaje nominal de la celda durante su descarga. ejemplo: una batería que se llena 4.2V para vaciarse 3.0V a una tasa lineal, tendrá un voltaje nominal de 3.6V. Una segunda batería va de 4.3V llena a 3.3V vacía tendrá un voltaje nominal de 3.8V

si su dispositivo está usando 3 vatios de potencia, entonces la batería deberá entregar 714 mA a 4,2 V, pero cuando esté casi vacía a 3,0 V, la batería deberá entregar 1000 mA. la capacidad de la batería de (ejemplo =>) 1500 mAh se agotará más rápido. La segunda batería entregará 697mA a 4,3V hasta 909mA a 3,3V cuando esté casi vacía.

una batería de 3,8 V 1500 mAh funcionará durante más tiempo que una batería de 3,6 V 1500 mAh. un voltaje de descarga más constante es mejor que una mayor capacidad en una batería. el más importante para su dispositivo es la tasa de Wh.

3,8 V x 1800 mAh = 6,8 Wh

3,6 V x 1900 mAh = 6,8 Wh

Un dispositivo que use 1 W funcionará 6,8 horas con ambas baterías

¿Por qué se utilizan baterías de iones de litio de 3,8 V en los dispositivos móviles, en lugar de baterías de 3,6 V o 3,7 V?
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