Baterías Recargables de Li-ion Li-Polímero Ing. Ricardo Teijeiro Comparación SLA / Ni-Cd / Ni-MH / Li-ion Li-Po • + Alta densidad de Energía Ventajas • • • • • • • Baja autodescarga (~5% / mes) Mayor tensión (3.6V nominal) Vida útil prolongada (>300 ciclos) No contiene metales contaminantes (Pb,Hg,Cd) No poseen efecto memoria Bajo tiempo de recarga (1.5 a 2Hs) Ofrece la posibilidad de geometrías ultra-delgadas (<1mm) Tensión = 3.6V Equivalente a 3 celdas de Ni-Cd ó Ni-MH Vida útil • >300 Ciclos completos de carga y descarga hasta un rendimiento del 80% Aplicaciones • Comerciales Telefonía móvil – Handies – Reproductores MP3 – MP4 – Cámaras digitales – PDA – GPS – Bicicletas eléctricas – etc. • Industriales Rastreo Satelital – RFID – Equipos de medición portátiles – Impresoras térmicas portátiles – Electromedicina – Herramientas portátiles – Equipos de comunicación satelital – etc. • Militares Equipos de comunicación – Radares portátiles – Modems satelitales – Sistemas electrónicos asociados a armamentos – etc. Funcionamiento de la Pila Sistema “electroquímico” Componentes de la Pila • 2 Electrodos ( + / - ) • 1 Separador poroso (aislante eléctrico) • 1 Electrolito (movilidad iones) Tensión = Volts Según sustancia de los electrodos y la concentración del electrolito Pilas = Residuos peligrosos • En vigencia la Resolución 262 APRA/08 • Las pilas recargables NO deben arrojarse junto con los residuos domiciliarios • PROBATTERY está comprometida con el cuidado del medio ambiente desde sus comienzos. Nomenclatura C = Capacidad Nominal. Generalmente la corriente de carga o de descarga se expresa en múltiplos de esta unidad. P.ej: Batería C=1200mAh. se descarga a 0.1C, esto quiere decir que se descarga a una corriente de 120mA. Historia • Año 1800 Volta crea la primera pila (Zn – Cu). • Año 1868 Leclanché da origen a la pila seca. • Año 1980 se descubre la propiedad de intercalación reversible de iones de Litio en el grafito. • Año 1991 Sony comercializa la 1era celda de Li-ion. • Año 1996 aparece en el mercado el Li-Polímero. Celdas de Li-ion • No contienen Litio metálico. • Utiliza iones de Litio que se intercalan en los electrodos. Construcción celda Li-ion • • • • Ánodo : Grafito Cátodo : Óxidos metálicos Separador : Film de PE ó PP Electrolito : Sal de Litio en solvente orgánico. Celda Modelo 18650 Celdas de Li-Polímero • • • • • El electrolito está contenido en un polímero (+ seguro). Fácil de fabricar (+ económico). Múltiples geometrías (ultra-delgadas). Muy livianas (no tienen carcasa metálica). Pueden suministrar altas corrientes (+ superficie electrodos). Fabricación Li-Polímero Test de sobrecarga 10Volts Protecciones internas Li-ion • • • • Válvula de seguridad (libera la presión interna). PTC Separador de bloqueo Aditivos Protecciones electrónicas externas Li-ion y Li-Polímero Condición Acción Sobrecarga Bloqueo de carga Sobredescarga Bloqueo de descarga Sobrecorriente Bloqueo de descarga Cortocircuito Bloqueo de descarga Sin protección electrónica ! Condiciones de uso Condiciones de uso Celdas estándar Li-ion Li-Polímero 3.0V .. 4.2V • Voltaje : : 2C max. • Corriente 0ºC .. 45ºC (carga) • Temperatura : -20ºC .. 60ºC (descarga) Capacidad vs. Corriente de Descarga Capacidad vs. Temperatura de uso Método de Carga • CC-CV: Constant Current – Constant Voltage (P.ej: CC=1C ; CV=4.2V) Cargador con NTC / TIMER Cargador Li-ion + DC/DC Sistemas de medición (gas-gauge) • Indica el estado de carga. • Contador Coulomb ó Impedance Tracking (NO sirve medir tensión). • Interfase de datos 1-Wire (HDQ) ó también I2C (SMBus). Parámetros “gas-gauge” • • • • • • • • Tensión Corriente Temperatura Capacidad remanente Capacidad máxima Fecha de fabricación Cantidad de ciclos Identificación , etc… • Posibilidad de indicador luminoso en baterías externas ( 25% - 50% - 75% - 100%) Ej: Parámetros reportados x I2C Integración de Baterías Li-ion Aspectos que ayudan a bajar costos si son previstos: • Ciclo de vida del producto: Tiempo de recambio de batería • Autonomía: Reducir consumos: usar los modos sleep/stop en µC y µP, utilizar LEDs con dimming para iluminar, reguladores de tensión tipo switching, etc. • Electrónica: Integración del cargador en el equipo. • Mecánica: Preveer buena ubicación de la batería : Temperatura baja – Dimensiones estándar – Envolvente simple, etc. Packs industriales fabricados con celdas 18650 1 celda [3.6V] 2 celdas [7.2V] 3 celdas [10.8V] 4 celdas [14.4V] Capacidades disponibles (celdas cilíndricas): 2200mAh / 2400mAh y múltiplos Packs Terminados · Carcasa Nylon · Conector especial · Termocontraíble PVC · Conector estándar Mantenimiento Li-ion Almacenamiento recomendado: · Cargadas al 30 - 50% · Ciclar cada 4 – 6 meses · Temperatura < 25ºC Capacidad recuperable vs. Nivel de carga en almacenamiento ATENCIÓN: Medición realizada en Celdas sin protección electrónica GRACIAS !