18650 Las baterías de iones de litio se han vuelto cada vez más populares últimamente. Según sus características técnicas, se sitúan por delante de las conocidas baterías tipo dedo. Los conceptos de “dedo” y “meñique”, utilizados para los conocidos tamaños de pilas, son incorrectos desde el punto de vista de la terminología correcta. Todas las baterías, independientemente del tamaño, tienen sus propios códigos que indican su tamaño. Entonces, 18650 también es un código. Ese es todo el secreto.
Tamaño de la batería 18650
Este código de cinco dígitos expresa el ancho y largo de la batería, donde los dos primeros dígitos son el ancho (diámetro) en mm, y los tres últimos son el largo en mm con décimas. Existe una opinión errónea de que el cero al final de este código indica la forma cilíndrica de la batería (hay baterías de diferentes formas). No es necesaria una designación tan exacta de la longitud de la batería. Al especificar su tamaño, a menudo se limita a los primeros cuatro dígitos (1865). Por cierto, las baterías de dedo y meñique también tienen su propio código: 14500 y 10440. Además del código digital,el tamaño también se puede indicar con letras. Por ejemplo, los dos tamaños de batería anteriores tienen códigos de letras alternativos: AA (dedo) y AAA (dedo meñique). Hay muchos códigos alfabéticos y numéricos que indican el tamaño de varias pilas: CR123 (16340), A (17500), Fat A (18500), 4/3 A (17670), etc.
Para baterías 18650, esta designación de tamaño es inexacta. También hay que tener en cuenta otros parámetros. El tamaño de una batería 18650 puede verse afectado, por ejemplo, por la presencia de una placa especial incorporada (controlador de carga). Algunas baterías pueden tener una longitud ligeramente mayor en este caso. No es raro que una batería simplemente no entre en el compartimento del dispositivo donde se quiere usar, a pesar de que este dispositivo (por ejemplo, un paquete de batería de cigarrillo electrónico) está diseñado para funcionar con este tipo de batería.
Duración de la batería Li-ion 18650
La cantidad de tiempo que puede durar una batería determinada depende del concepto de "miliamperios por hora" (mAh). Para baterías grandes, como las de los automóviles, se utiliza el término "amperios por hora". Para una batería de 18650 mAh, este es un valor derivado. Un amperio es igual a 1000 miliamperios. Un miliamperio por hora es la corriente que puede producir una batería durante una hora convencional de uso. En otras palabras, si divide este valor por un cierto número de horas, puede averiguar la duración de la batería. Por ejemplo, la batería tiene una capacidad de 3000 mAh. Esto significa que durante dos horastrabajo, dará 1500 miliamperios. Cuatro: 750. La batería del ejemplo anterior se descargará por completo después de 10 horas de funcionamiento, cuando su capacidad alcance los 300 miliamperios (límite de descarga total).
Estos cálculos dan solo una idea aproximada de la duración de la batería. Su tiempo de funcionamiento real depende de la carga con la que tenga que lidiar, es decir, del dispositivo al que debe suministrar energía.
Corriente, tensión y potencia
Antes de detenernos en la descripción general de las características técnicas de las baterías de iones de litio 18650 y las precauciones para trabajar con ellas, definiremos brevemente los conceptos anteriores. La corriente (corriente de descarga máxima, salida de corriente) se expresa en amperios y está marcada en la batería con la letra "A". El voltaje se expresa en voltios y se denota con la letra "V". En muchas baterías puede encontrar tales designaciones. Para una batería de iones de litio, el voltaje es siempre de 3,7 voltios y la corriente puede ser diferente. La energía de la batería como parámetro dominante de su fuerza se expresa como el producto del voltaje y la corriente (los voltios deben multiplicarse por amperios).
Descripción de las ventajas y desventajas de una batería de iones de litio
La principal desventaja de las baterías de iones de litio 18650 es que tienen un pequeño rango de temperatura de funcionamiento. El funcionamiento normal de una batería de iones de litio solo es posible en el rango de -20 a +20 grados Celsius. Si se utiliza o carga a temperaturas inferiores o superioresmarcado, lo estropea. A modo de comparación, las baterías de níquel-cadmio e hidruro de níquel-metal tienen un rango de temperatura más amplio, de -40 a +40. Pero, a diferencia de estas últimas, las baterías de iones de litio tienen un voltaje nominal más alto: 3,7 voltios frente a los 1,2 voltios de las baterías de níquel.
Además, las baterías de iones de litio prácticamente no se ven afectadas por la autodescarga y los efectos de memoria comunes entre muchos tipos de baterías. La autodescarga es la pérdida de energía cargada cuando está inactiva. El efecto memoria ocurre en algunos tipos de baterías como resultado de la carga sistemática después de una descarga incompleta. Es decir, se desarrolla en baterías que no están completamente descargadas.
Con el efecto memoria, la batería “recuerda” el grado de descarga a partir del cual se empieza a cargar, y se descarga habiendo alcanzado este límite en el siguiente ciclo. Su verdadera capacidad en ese momento es en realidad mayor. Si hay un tablero que muestra el nivel de la batería, también mostrará la descarga. Este efecto no se desarrolla inmediatamente, sino gradualmente. También puede desarrollarse en condiciones en las que la batería está trabajando constantemente desde la red eléctrica, es decir, se está cargando continuamente.
La autodescarga y el efecto memoria son extremadamente bajos en las baterías de iones de litio.
Hay una cosa más a la que prestar atención: tales baterías no se pueden almacenar descargadas, de lo contrario fallarán rápidamente.
Precauciones con la batería de iones de litio
Muchos tipos de pilas son inflamables yexplosiones Depende de la composición química de la estructura interna de la batería. Para las baterías de iones de litio 18650, este problema es bastante agudo. No es raro que los usuarios de cigarrillos electrónicos sufran quemaduras graves en las manos y la cara, o incluso lesiones más graves. Dado que las baterías de iones de litio se encuentran en computadoras portátiles, tabletas y teléfonos celulares, no es raro que se enciendan.
En primer lugar, entre las causas de tales incidentes está, por supuesto, el montaje de baterías de baja calidad (baratas). Sin embargo, en el caso de los cigarrillos electrónicos, es fácil provocar por su cuenta una explosión de la batería de iones de litio, incluso si la batería no es barata. Para hacer esto, necesitas entender un poco qué es la resistencia eléctrica.
Si explicamos este concepto en el lenguaje más simple, entonces este es un parámetro que determina los requisitos del conductor a la batería. Cuanto menor sea la resistencia del conductor, más corriente (amperios) debe dar la batería. Si la resistencia es muy baja, la batería funcionará con un conductor de este tipo para una carga grande. La resistencia puede ser tan baja que provocará una carga exorbitante en la batería y su posterior explosión o ignición. En otras palabras, será un cortocircuito. Dado que los cigarrillos electrónicos funcionan según el principio de evaporación, que requiere un elemento calefactor (bobina de filamento), los usuarios ineptos pueden forzar por error a la batería a funcionar con un elemento calefactor conresistencia extremadamente baja. Conociendo la salida de corriente de una batería en particular y la resistencia del conductor, usando cálculos simples usando la fórmula de la ley de Ohm, puede determinar si esta batería puede manejar un conductor en particular.
Estos peligros no siempre ocurren en todos los casos. Las tecnologías de protección de baterías evolucionan constantemente. Muchas baterías tienen un controlador de carga especial en su interior que puede desactivar la batería a tiempo cuando ocurre un cortocircuito. Estas son baterías protegidas.
Dispositivo de batería de iones de litio
En el corazón de la batería 18650 hay un electrolito, un líquido especial en el que tienen lugar reacciones químicas.
Estas reacciones químicas son reversibles. Este es el principio de funcionamiento de cualquier batería. En términos simples, la fórmula para tales reacciones puede proceder tanto de izquierda a derecha (descarga) como de derecha a izquierda (carga). Tales reacciones ocurren entre el cátodo y el ánodo de la celda. El cátodo es el electrodo negativo (menos), el ánodo es el electrodo positivo (más) de la fuente de alimentación. Durante la reacción, se forma una corriente eléctrica entre ellos. Las reacciones químicas de descarga y carga entre cátodo y ánodo son procesos de oxidación y reducción, pero esa es otra historia. No profundizaremos en el proceso de electrólisis. La corriente se forma en el momento en que el cátodo y el ánodo comienzan a interactuar, es decir, algo está conectado al más y al menos de la batería. El cátodo y el ánodo deben ser eléctricamente conductores.
Durante el incumplimiento de las condicionesDurante el funcionamiento, aparecen moléculas de elementos químicos en el electrolito, que cierran el cátodo y el ánodo, lo que provoca cortocircuitos internos. Como resultado de esto, la temperatura de la batería aumenta y aparecen más moléculas, cerrando el más y el menos. Todo este proceso, como una bola de nieve, adquiere velocidad exponencialmente. Sin posibilidad de sacar el electrolito (la caja de la batería está sellada), se produce una expansión térmica que aumenta la presión interna. Lo que sucede a continuación se puede entender sin comentarios.
Carga de la batería de iones de litio
Como cargador para una batería 18650, cualquier dispositivo diseñado para baterías de este formato es adecuado. Lo principal es no cambiar la polaridad correcta al cargar. Coloque las baterías en las ranuras del cargador exactamente de acuerdo con los signos más y menos. Es una buena idea leer las demás precauciones para usar el cargador de batería 18650, que siempre se encuentran en la caja de la batería.
La mejor opción para cargar baterías de iones de litio es usar cargadores más caros con un proceso de carga ajustado. Muchos de ellos tienen la función de cargar baterías mediante el método CC/CV, que significa corriente constante, voltaje constante. Este método es bueno porque puede cargar la batería más que los cargadores convencionales. Esto se debe a un concepto como la sobrecarga.
Durante la carga o descarga de la batería, su voltajeestá cambiando. Aumenta al cargar, disminuye al descargar. La clasificación de 3,7 voltios es un valor promedio.
Hay dos efectos que afectan negativamente a la batería: sobrecarga y descarga excesiva. Hay umbrales para cargar y descargar la batería. Si el voltaje de la batería supera estos límites, la batería se sobrecarga o se descarga en exceso, dependiendo de si se está cargando o descargando. En el modo de carga normal para 18650 Li-ion, el cargador y el controlador de carga dentro de la batería (si lo hay) leen el voltaje de la batería y cortan la carga cuando alcanza el umbral para evitar la sobrecarga. En este caso, la batería no está completamente cargada. Su capacidad puede permitirle cargar más, pero el umbral se lo impide.
El principio de carga por el método CC / CV está diseñado para que la corriente suministrada a la carga no se corte, sino que se reduzca drásticamente, evitando que el voltaje interno de la batería supere el valor umbral. Por lo tanto, la batería está completamente cargada sin recargarse.
Tipos de baterías de iones de litio
Tipos de baterías de iones de litio 18650:
- fosfato de hierro y litio (LFP);
- litio-manganeso (IMR);
- litio-cob alto (ICR);
- polímero de litio (LiPo).
Todos los tipos excepto el último son cilíndricos y se pueden fabricar en formato 18650. Las baterías de polímero de litio se diferencian en que no tienen una forma específica. Esto se debe al hecho de que tienen un sólidoelectrolito (polímero). Es debido a esta propiedad inusual del electrolito que estas baterías se utilizan a menudo en tabletas y teléfonos móviles.
Aplicación de baterías de iones de litio
Como ya se mencionó, las baterías de iones de litio de tamaño 18650 se utilizan ampliamente en los cigarrillos electrónicos. Pueden estar integrados en el paquete de baterías o ser extraíbles, es decir, instalados por separado en él. También puede haber varios conectados en paralelo o en serie.
Las baterías de iones de litio se han utilizado durante mucho tiempo en la construcción de varias baterías, como las baterías de portátiles. Estas baterías son una cadena de varias baterías 18650 interconectadas dentro de una sola caja. Estas baterías también se pueden encontrar como bancos de energía de gran capacidad: cargadores portátiles.
El alcance de las baterías en sí es muy amplio: desde los cargadores nombrados hasta los elementos constitutivos de los grandes mecanismos modernos (automóvil o aviación). Al mismo tiempo, la cantidad de baterías de iones de litio 18650 que componen una sola batería puede variar de unas pocas a cientos. Cabe mencionar las baterías de polímero de litio. Aunque no están disponibles en formato 18650 Li-ion, son los más habituales, ya que se utilizan en tablets y móviles.
