Las baterías de iones de litio se han vuelto omnipresentes en la electrónica de consumo y los vehículos eléctricos. Por muy prácticas que sean, todos hemos experimentado la frustración de que las baterías de nuestro teléfono o portátil pierdan capacidad con el tiempo. ¿Qué causa exactamente este fenómeno? En esta completa guía, como profesional fabricante de baterías de litioexploraremos las razones por las que las baterías de litio pierden carga y qué se puede hacer al respecto.
Por qué pierden carga las pilas de litio
Durante los ciclos de carga y descarga, los iones de litio se desplazan entre el ánodo y el cátodo de la batería. Desgraciadamente, en cada ciclo también se producen reacciones secundarias que hacen que la batería pierda capacidad de carga con el tiempo. Hay varios factores clave que contribuyen a esta degradación de las baterías de iones de litio:
Crecimiento de la capa intermedia de electrolito sólido (SEI)
La capa SEI se forma en la superficie del ánodo y, aunque protege la batería, también consume iones de litio en el proceso. Al engrosarse con el uso, la capa SEI dificulta la capacidad del ánodo para intercalar más iones de litio, lo que reduce la capacidad de carga.
Pérdida de existencias de litio
El propio proceso de ciclado provoca la pérdida de iones de litio disponibles, lo que se denomina pérdida de existencias de litio (LLI). Los efectos combinados del crecimiento de SEI y LLI significan que menos iones de litio participan en las reacciones de la célula. Esto reduce el voltaje y la capacidad útil de la célula.
Daños estructurales
La expansión y contracción de los electrodos a lo largo de muchos ciclos degrada los materiales y las conexiones eléctricas dentro de la célula. Esto aumenta la resistencia, disminuye el voltaje y la retención de capacidad.
Reacciones secundarias
Las reacciones entre los componentes de la célula durante su funcionamiento generan residuos insolubles. Estos recubren las superficies de los electrodos, dificultando el transporte de iones de litio y reduciendo la capacidad.
Causas principales de la pérdida de capacidad de las baterías de litio
Ahora vamos a explorar con más detalle los principales culpables de la pérdida de capacidad. ¡Cuidado con estos asesinos de baterías!
Ciclos de carga y descarga
Cuantos más ciclos, más reacciones secundarias se producen en una célula de iones de litio. La capacidad disminuye un poco con cada secuencia de descarga-carga total o parcial. La mejor práctica es minimizar los ciclos siempre que sea posible para prolongar la vida útil de la batería.
Almacenamiento en alto estado de carga
Mantener las baterías a un nivel de carga de 100% durante periodos prolongados acelera las reacciones parásitas secundarias en comparación con estados de carga inferiores. Se recomienda almacenar las pilas a largo plazo por debajo del nivel de carga de 80%.
Exposición a altas temperaturas
El calor energiza la química dentro de las células de iones de litio. Las altas temperaturas multiplican la velocidad de las reacciones secundarias perjudiciales y aceleran la pérdida de capacidad. Mantenga las pilas frías para prolongar su vida útil.
Carga rápida y ultrarrápida
La carga rápida acelera las reacciones secundarias y estresa los componentes de la célula, lo que provoca un deterioro acelerado. Las cargas lentas son más suaves y permiten que las células duren más.
Sobrecarga y sobredescarga
Llevar una célula de litio más allá de su zona de tensión de funcionamiento segura con una carga o descarga excesivas provoca graves reacciones de pérdida de capacidad. Los sistemas de gestión de baterías de calidad evitan este funcionamiento abusivo.
Mitigación de la pérdida de capacidad de las baterías de litio
Aunque es inevitable cierta pérdida de capacidad con el paso del tiempo, el cuidado adecuado de las pilas de litio puede maximizar su vida útil. Algunas de las mejores prácticas son:
- Minimizar los ciclos completos de carga y descarga
- Mantener fría la temperatura de la batería
- Utilizar velocidades de carga y descarga moderadas
- Evitar la sobrecarga y la sobredescarga
- Permiten una mayor capacidad inicial de la célula para compensar el desvanecimiento
- Incorporan algoritmos avanzados de supervisión de la batería
Cumplir las directrices de funcionamiento adaptadas a la química de las baterías de litio ofrece la mejor oportunidad de ralentizar la pérdida de capacidad. Sin embargo, cuando la degradación alcanza un punto en el que las celdas ya no satisfacen las necesidades de la aplicación, se hace necesaria su sustitución.
Para llevar
¿Qué hace que una batería de litio pierda carga? En resumen, las reacciones químicas parásitas que se producen durante los ciclos y el almacenamiento de la pila reducen la capacidad útil con el tiempo. El control de la temperatura, la velocidad de carga, los niveles de tensión y los ciclos puede ayudar a prolongar la vida útil de las baterías de iones de litio, pero la pérdida de carga es inevitable. No obstante, con los cuidados adecuados, las pilas pueden ofrecer años de servicio eficaz.
¿Qué hace que una pila de litio pierda carga? Las reacciones secundarias y la pérdida de iones de litio dificultan el rendimiento de la célula, por lo que es necesario sustituirla cuando su capacidad disminuye excesivamente. Seguir las mejores prácticas minimiza las tasas de deterioro, manteniendo las baterías en funcionamiento durante más tiempo.
