Vida útil de una batería de polímero de litio

Las baterías Li-Poly tienen un rango de voltaje útil de 3.0v a 4.2v; por debajo de 3.0v se descargan efectivamente y con 4.2v están completamente cargadas. Tanto el circuito de protección de la propia batería como los chips especiales del cargador L-Poly limitan el voltaje de gama alta (ya que superar este valor puede hacer que la batería se ventile y se incendie).

Contrariamente a la creencia popular, no es mejor cargar el chip al voltaje máximo de 4.2v antes de almacenarlo; más bien se prefiere un voltaje de alrededor del 50% de la carga completa (3,6 a 3,7v). Esto se confirma en la tabla de la respuesta de Andreas. 3.7v también es el voltaje típico al que se carga la batería cuando sale de fábrica, y también se considera el voltaje nominal de trabajo de la batería.

En mi propio trabajo, la empresa en la que contrato ha tenido más de mil celdas almacenadas a temperatura ambiente durante 18 meses a más de dos años sin problemas, con solo una ligera caída de voltaje. Me doy cuenta de que es evidencia anecdótica.

Lo importante es que antes de usar cualquier celda de Li-Poly que haya estado almacenada, mida su voltaje antes de conectarla a un cargador. Si han caído por debajo de 3v (o no muestran voltaje en absoluto, porque el circuito de protección de descarga interna de la batería se ha activado), me desharía de ellos con seguridad: son bienes dañados. (Algunos argumentarían que siempre y cuando no hayan superado el límite bajo de la batería, que podría ser de 2,5 V, aún pueden ser rescatados). Y, por supuesto, si una batería muestra signos de expansión (empezando a parecerse a una pequeña almohada ), sale.

Para las celdas LiPo, no se puede hablar estrictamente de una vida útil, ya que básicamente comienzan a envejecer en el momento en que se ensamblan las baterías.

El envejecimiento depende en gran medida del estado de carga y de la temperatura de almacenamiento. Cuanto más se cargan, más rápido envejecen. Por otro lado, se dañan si se descargan por debajo de cierto punto, quedan inutilizables y ya no se pueden cargar de forma segura (las baterías de los dispositivos de consumo evitan daños en ese caso, por ejemplo, controlando la temperatura de la celda)

Una tabla que pude encontrar en línea (en batteryuniversity.com) es lamentablemente para las celdas LiIon, pero las celdas LiPo deberían funcionar de manera similar. Muestra la pérdida de capacidad frente a la temperatura de almacenamiento y el estado de carga:

Storage Temperature  |      40% charged     |   100% charged
      0°C            |    2% after 1 year   |  6% after 1 year
     25°C            |    4% after 1 year   | 20% after 1 year
     40°C            |   15% after 1 year   | 35% after 1 year
     60°C            |   25% after 1 year   | 40% after 3 months

Lo que empeora las cosas es que las celdas se autodescargan y las baterías de los dispositivos de consumo normales tienen circuitos de protección incorporados que consumen una pequeña cantidad de corriente incluso si la batería no se está utilizando. Por lo tanto, incluso si se aseguró de almacenar todas sus baterías, por ejemplo, con un 40 % de carga, no se quedarán en ese 40 % y lentamente se irán descargando profundamente o quedando inutilizables.

Lamentablemente, no es tan fácil como decir que dicha celda tiene una vida útil de, por ejemplo, x años.

Con respecto a su segunda pregunta, lo remito a ¿ Por qué hay 3 pines en algunas baterías?

Las baterías LiPo, si son nuevas y se almacenan a 3,80 voltios ya temperatura ambiente, pueden durar varios años. La medida del estado de la batería es la resistencia interna, y esa resistencia aumenta muy, muy lentamente si la batería no se ha ciclado y se almacena correctamente. He almacenado numerosos LiPo nuevos durante más de dos años, y funcionaron como nuevos cuando se cargaron y usaron. Sin embargo, en uso, los LiPos solo se pueden reciclar entre 200 y 300 veces, y una vez que ha comenzado la oxidación por el uso, la resistencia interna comienza a aumentar y el almacenamiento/vida útil disminuye.

Cuando las baterías de iones de litio aparecieron por primera vez hace unos 10 años, parecían perder alrededor de la mitad de su capacidad en tres años, independientemente del uso. Teniendo en cuenta que la mayoría de los productos electrónicos de consumo, por ejemplo, teléfonos y computadoras portátiles, han tenido una vida útil de aproximadamente 3 años antes de volverse demasiado lentos computacionalmente para ejecutar el software más reciente de una manera atractiva, o tenían muy poca memoria expandible para actualizar, esto fue algo tolerado. Como otros ya han señalado, la mayoría de los productos químicos de iones de litio comúnmente disponibles ahora parecen degradarse adicionalmente (en términos de capacidad) como resultado de cada ciclo completo de carga/descarga, tiempo de almacenamiento, temperatura y posible profundidad de descarga.

El aumento de su capacidad de almacenamiento neto, es decir, la energía extraída en la descarga acumulada durante todos sus ciclos de descarga (o al menos hasta que su capacidad se degrade a un nivel apenas útil), probablemente se logrará limitando sus voltajes máximos de carga Y descarga y la corriente máxima de descarga (más allá del recomendaciones del fabricante). Algunos fabricantes pueden publicar datos sobre todos los factores que afectan su utilidad para su uso específico o ponerlos a disposición a pedido. El sitio web de BatteryUniversity parece tener algunos datos sobre estas cosas, como lo señalaron otros.

Últimamente he estado buscando baterías de iones de litio con una vida útil considerablemente más larga, para aplicaciones similares a 'power-wall'. Por lo general, esta información no está disponible fácilmente a través de revendedores económicos (por ejemplo, aliexpress) y es posible que desee evitarlos dado que podrían vender rechazos de fabricación o 'segundos'/'terceros'. También tengo problemas para que estas personas indiquen si la fecha de fabricación está impresa (o mejor estampada) en sus celdas. Mi recomendación si le interesa la vida útil es encontrar un fabricante que marque claramente sus celdas con una fecha de fabricación Y ofrezca una garantía de vida útil. Las baterías de automóviles Tesla tienen garantías de longevidad/vida útil de 8 a 10 años (si la memoria no me falla).

No recuerdo si las celdas de iones de litio sufren ciclos superficiales de carga/descarga como las químicas anteriores (por ejemplo, las celdas de nicad). Este tipo de cosas sucedería si alguien solo conduce su Tesla durante unos minutos de ida y vuelta a la tienda y siempre vuelve a cargar la batería al 100% entre viajes. Tenga en cuenta que es posible que los fabricantes de celdas de iones de litio tampoco prefieran que obtenga la máxima vida útil de ellas, por lo que obtener estos datos puede requerir persistencia. Si Tesla tiene garantías sólidas sobre la longevidad de su batería, es más probable que sus paquetes de baterías incluyan una función sofisticada de monitoreo de batería (y control/opciones de carga) que aún tengo que buscar a través de Google...

Mis disculpas si esto parece algo mal editado (observando que la mayoría de los ingenieros eléctricos no son entusiastas de la escritura creativa).