La carga rápida general para cargas de CC de alta potencia permite cargar el 80% de la batería en media hora. El voltaje de carga rápida de CC suele ser superior al de la batería. ¿Cuáles son, entonces, los riesgos de la carga rápida de baterías de litio en relación con los problemas técnicos que conlleva?
¿Cuáles son los riesgos asociados a la carga rápida de baterías de litio?
Las tres formas básicas de lograr la carga rápida son: mantener el voltaje constante y aumentar la corriente; mantener la corriente constante y aumentar el voltaje; y aumentar la corriente y el voltaje simultáneamente. Sin embargo, para lograr una carga rápida real, no basta con aumentar la corriente y el voltaje; la tecnología de carga rápida requiere un sistema completo, que incluye un adaptador de carga rápida y un sistema inteligente de gestión de energía.
La carga rápida a largo plazo afecta la vida útil de las baterías de litio. La carga rápida de las baterías de litio se produce a expensas de la vida útil de la batería, ya que la batería es un dispositivo que genera electricidad a través de reacciones electroquímicas. La carga es la ocurrencia de una reacción química inversa, y la carga rápida implica la entrada instantánea de alta corriente a la batería. El uso frecuente del modo de carga rápida reducirá la capacidad de la batería y disminuirá el número de ciclos de carga y descarga.
La carga rápida de las baterías de litio produce tres efectos: efecto térmico, precipitación de litio y efecto mecánico.
1. La carga rápida frecuente acelera la polarización de la celda de la batería.
Cuando la corriente de carga continua es elevada, la concentración de iones en el electrodo aumenta, la polarización se incrementa y el voltaje en los terminales de la batería no se corresponde de forma directa y lineal con la cantidad de electricidad cargada. Asimismo, la carga a alta corriente, junto con el aumento de la resistencia interna, conlleva un mayor efecto Joule, lo que provoca efectos secundarios como la descomposición del electrolito, la producción de gases y otros problemas. Esto incrementa repentinamente el riesgo, afecta a la seguridad de la batería y reduce significativamente su vida útil cuando no se utiliza.
2. La carga rápida frecuente puede provocar la cristalización del núcleo de la batería.
La carga rápida de las baterías de litio implica que los iones de litio se descargan rápidamente y se desplazan hacia el ánodo, lo que exige que el material del ánodo tenga una alta capacidad de absorción de litio. Debido a que el potencial del litio absorbido y el potencial de precipitación son prácticamente iguales, en condiciones de carga rápida o baja temperatura, los iones de litio pueden precipitarse en la superficie, formando litio dendrítico. Este litio dendrítico perfora el diafragma y provoca pérdidas secundarias, reduciendo la capacidad de la batería. Cuando la cantidad de cristales de litio alcanza un cierto nivel, estos crecen desde el electrodo negativo hacia el diafragma, aumentando el riesgo de cortocircuito.
3. La carga rápida frecuente acortará la vida útil de la batería.
La carga frecuente también tiende a acelerar el deterioro de la batería e incluso puede provocar problemas como una menor actividad y una vida útil más corta. Especialmente tras la incorporación de la tecnología de carga rápida, si bien la velocidad de carga inicial es muy alta, no se alcanza el 100% de carga al desconectarla, lo que conlleva múltiples cargas y, por consiguiente, un mayor número de ciclos de vida útil de la batería. El uso prolongado de este método reduce la actividad de la batería y, por lo tanto, acelera su envejecimiento.
Las altas temperaturas son el principal factor que acelera el envejecimiento de las baterías de litio. La carga rápida a alta potencia provoca que la batería se caliente en poco tiempo, mientras que la carga lenta, aunque la potencia sea baja, genera poco calor por unidad de tiempo, pero requiere un tiempo de carga más prolongado. De esta manera, el calor de la batería se acumula con el tiempo, y la diferencia en el calor generado durante la carga no es suficiente para provocar una diferencia significativa en la tasa de envejecimiento de la batería.
En resumen, podemos concluir que la carga rápida exige altos estándares de calidad para la batería, reduce considerablemente su vida útil y disminuye significativamente su seguridad. Por lo tanto, se recomienda minimizar su uso cuando no sea necesario. La carga rápida frecuente daña la batería, pero debido a las diferencias en la densidad de las celdas, los materiales, la temperatura ambiente y el sistema de gestión de la batería, el grado de daño varía.
Fecha de publicación: 26 de octubre de 2023