¿Cuánto Duran Realmente las Baterías de Litio? La Verdad Revelada

Las baterías de iones de litio son un tipo de batería que utiliza metal de litio o aleaciones de litio como material del electrodo negativo y una solución electrolítica no acuosa. La primera batería de metal de litio fue propuesta y estudiada por Gilbert N. Lewis en 1912. En la década de 1970, M.S. Whittingham propuso e inició la investigación sobre baterías de iones de litio. Debido a las propiedades químicas altamente reactivas del litio metálico, su procesamiento, almacenamiento y uso requieren controles ambientales muy estrictos. Por ello, las baterías de iones de litio no se utilizaron ampliamente durante mucho tiempo. Con el desarrollo de la ciencia y la tecnología, las baterías de iones de litio ahora se han convertido en estándar.

Las baterías de litio se pueden clasificar ampliamente en dos categorías: baterías de litio metálico y baterías de iones de litio. Las baterías de iones de litio no contienen litio metálico y son recargables. La quinta generación de baterías recargables, las baterías de litio metálico, fue desarrollada en 1996. Ofrecen una seguridad superior, capacidad específica, tasa de autodescarga y relación precio-rendimiento en comparación con las baterías de iones de litio. Debido a sus altos requisitos tecnológicos, solo empresas de unos pocos países producen actualmente baterías de litio metálico.

¿Las baterías de iones de litio solo se pueden cargar y descargar 500 veces?

La mayoría de los consumidores probablemente ha escuchado que la vida útil de las baterías de litio es de "500 ciclos", lo que significa 500 ciclos de carga-descarga. Pasado ese punto, se considera que la batería está "muerta". Muchas personas intentan prolongar la vida útil de la batería cargándola únicamente cuando está completamente agotada. Pero ¿realmente esto alarga la vida útil de la batería?

❌ La respuesta es no. La vida útil de una batería de litio es "500 veces", lo que no se refiere al número de veces que se carga, sino a un ciclo completo de carga-descarga.

Un ciclo de carga significa el proceso de descarga de una batería desde su carga completa hasta vacía y luego volver a cargarla completamente, lo cual no es lo mismo que cargarla una vez. Por ejemplo, si una batería de litio se utiliza hasta la mitad de su capacidad el primer día y luego se carga por completo, y se hace lo mismo el segundo día, esto cuenta únicamente como un ciclo de carga, no como dos. Por lo tanto, normalmente se necesitan varios cargados para completar un ciclo. Cada vez que se completa un ciclo de carga, la capacidad de la batería disminuye ligeramente. Sin embargo, esta reducción es muy pequeña; las baterías de alta calidad conservan aproximadamente el 80 % de su capacidad original después de muchos ciclos de carga, y muchos productos alimentados por baterías de iones de litio siguen funcionando con normalidad tras dos o tres años. Por supuesto, las baterías de iones de litio aún deben reemplazarse cuando llegan al final de su vida útil.

Los llamados 500 ciclos se refieren a que el fabricante logra aproximadamente 625 ciclos recargables con una profundidad de descarga constante (por ejemplo, 80%), alcanzando así los 500 ciclos de carga. (80% * 625 = 500) (ignorando factores como la reducción de la capacidad de la batería de litio).

Sin embargo, debido a diversos factores en la vida real, especialmente el hecho de que la profundidad de descarga durante la carga no es constante, los "500 ciclos de carga" solo pueden utilizarse como referencia para la duración de la batería.

La afirmación correcta es: la vida útil de una batería de litio está relacionada con el número de ciclos de carga completados, pero no está directamente relacionada con el número de cargas.

Para decirlo simplemente, por ejemplo, si una batería de litio se utiliza solo hasta la mitad de su capacidad el primer día y luego se carga completamente, y al día siguiente se hace lo mismo, esto cuenta únicamente como un ciclo de carga, no como dos. Por lo tanto, normalmente se necesitan varios ciclos de carga para completar un ciclo completo. Cada vez que se completa un ciclo de carga, la capacidad de la batería disminuye ligeramente. Sin embargo, esta disminución es muy pequeña; las baterías de alta calidad aún conservan el 80 % de su capacidad original después de muchos ciclos de carga. Por esta razón, muchos productos alimentados por baterías de iones de litio siguen funcionando con normalidad después de dos o tres años. Por supuesto, eventualmente las baterías de iones de litio deben reemplazarse cuando alcanzan el final de su vida útil.

La vida útil de una batería de litio es generalmente de 300 a 500 ciclos de carga. Suponiendo que una descarga completa proporciona Q unidades de electricidad, y sin tener en cuenta la reducción de capacidad después de cada ciclo de carga, una batería de litio puede proporcionar o reponer un total de entre 300Q y 500Q unidades de electricidad durante su vida útil. Por lo tanto, si se carga tras utilizar la mitad de la capacidad de la batería cada vez, puede cargarse entre 600 y 1000 veces; si se carga tras utilizar un tercio de la capacidad de la batería cada vez, puede cargarse entre 900 y 1500 veces. Y así sucesivamente. Si se carga de forma aleatoria, el número de cargas es incierto. En resumen, independientemente de cómo se cargue, la cantidad total de electricidad repuesta es constante y está entre 300Q y 500Q. Por tanto, también podemos entenderlo así: la vida útil de una batería de litio está relacionada con la cantidad total de electricidad que puede cargarse, no con el número de ciclos de carga. La descarga profunda/carga profunda y la descarga parcial/carga parcial tienen poca diferencia en su impacto sobre la vida útil de una batería de litio.

De hecho, la descarga parcial y la carga parcial son más beneficiosas para las baterías de litio. La descarga profunda y la carga profunda solo son necesarias cuando el módulo de potencia del producto está calibrando la batería de litio. Por lo tanto, los productos alimentados por baterías de litio no necesitan ser demasiado exigentes con el proceso; la prioridad debe ser la comodidad. Cárguelos cuando quiera sin preocuparse por afectar su vida útil.

Si las baterías de litio se utilizan en entornos que superan la temperatura de funcionamiento especificada (por encima de 35°C), la capacidad de la batería disminuirá continuamente, lo que significa que el tiempo de suministro de energía no será tan largo como de costumbre. Cargar dispositivos a estas temperaturas causará un daño aún mayor a la batería. Incluso almacenar baterías en entornos relativamente cálidos provocará inevitablemente cierto deterioro en su calidad. Por lo tanto, mantener una temperatura de funcionamiento adecuada es una buena manera de prolongar la vida útil de las baterías de litio.

Si utiliza baterías de litio en entornos de baja temperatura, es decir, por debajo de 4°C, también notará que la duración de la batería se reduce, y algunas baterías de litio originales en teléfonos móviles pueden incluso no cargarse en entornos de baja temperatura. Pero no se preocupe demasiado, esta es solo una situación temporal. A diferencia del uso en entornos de alta temperatura, una vez que la temperatura aumenta, las moléculas dentro de la batería se calientan y recuperan inmediatamente su capacidad anterior.

Para maximizar el rendimiento de una batería de iones de litio, es necesario utilizarla con frecuencia para mantener los electrones en su interior constantemente en movimiento. Si no utiliza a menudo su batería de litio, recuerde completar un ciclo completo de carga cada mes y realizar una calibración de carga, es decir, una descarga profunda seguida de una carga profunda.

El término correcto es "ciclo de carga-descarga", no "número de cargas". Un ciclo se refiere al periodo en que una batería pasa de estar completamente cargada a estar totalmente agotada. Si su batería está completamente cargada, utiliza una décima parte de su capacidad y luego se vuelve a cargar completamente, eso representa una décima parte de un ciclo. Necesita cargar y descargar la batería 10 veces para completar un ciclo. De manera similar, si parte de una carga completa, utiliza la mitad de la capacidad, la vuelve a cargar completamente, luego la utiliza nuevamente hasta la mitad de la capacidad y vuelve a cargarla completamente, eso también equivale a un ciclo: habrá cargado la batería dos veces. Por lo tanto, un ciclo depende únicamente de "la cantidad total de electricidad descargada de la batería", y no tiene relación directa con "el número de cargas".

Además, este número nominal de ciclos de carga-descarga no significa que la batería sea inutilizable una vez que se ha agotado. Más bien, significa que después de tantos ciclos, la capacidad de la batería para almacenar energía eléctrica disminuirá hasta cierto nivel.

Por ejemplo, una batería de litio determinada tiene un ciclo nominal de carga-descarga de "no menos del 60% de su capacidad nominal después de 500 ciclos".

En otras palabras, después de 500 ciclos, esta batería solo puede mantener aproximadamente el 60% de la capacidad que tenía cuando era nueva. Su rendimiento ha disminuido en cierta medida. Esa es la idea principal.

Las baterías de litio no tienen un límite fijo en cuanto al número de ciclos de carga. Las baterías de fabricantes reconocidos generalmente pueden soportar al menos 500 ciclos de carga-descarga manteniendo más del 80% de su capacidad inicial, lo que significa que pueden durar dos años con una sola carga. Normalmente, las baterías de los teléfonos móviles experimentan una degradación significativa después de 1000 ciclos de carga.

Métodos de mantenimiento de la batería del teléfono móvil:

1. Utilice la batería solo cuando esté completamente cargada cada vez, para reducir el número de ciclos de carga y prolongar la vida útil de la batería.
2. No es necesario descargar completamente la batería; por lo general, debe cargarse cuando el nivel de carga baja del 10%.
3. Utilice el cargador original para cargarla; no use un cargador universal.
4. No utilice su teléfono mientras se está cargando.
5. No sobrecargue la batería; detenga la carga una vez que la batería esté completamente cargada.

Sí, según los resultados experimentales, la vida útil de las baterías de litio disminuye con el aumento del número de ciclos de carga. Generalmente, las baterías de litio solo pueden soportar entre 2000 y 3000 ciclos de carga.

El ciclo se refiere al uso. Estamos utilizando baterías y nos interesa la duración del uso. Para medir el rendimiento de una batería recargable, se establece la definición de vida útil en ciclos. Las experiencias reales de los usuarios varían mucho, y las pruebas bajo condiciones diferentes no son comparables. Para poder realizar comparaciones, la definición de vida útil en ciclos debe estandarizarse.

La norma nacional especifica las siguientes condiciones y requisitos de prueba para la vida útil cíclica de las baterías de litio: bajo una temperatura ambiente de 20 °C ± 5 °C, cargue a 1C. Cuando el voltaje en los terminales de la batería alcance el voltaje límite de carga de 4,2 V, cambie a carga en voltaje constante hasta que la corriente de carga sea menor o igual a 1/20C. Detenga la carga y deje reposar entre 0,5 h y 1 h. Luego descargue con una corriente de 1C hasta el voltaje final de 2,75 V. Una vez completada la descarga, deje reposar entre 0,5 h y 1 h antes de iniciar el siguiente ciclo de carga-descarga. Se considera que la vida útil cíclica ha finalizado cuando dos tiempos consecutivos de descarga sean menores a 36 minutos. El número de ciclos debe ser superior a 300.

Explicación de la norma nacional:

1. Esta definición especifica que la prueba de vida útil cíclica se realiza mediante un método de carga completa y descarga profunda ;
2. Las regulaciones estipulan que, según este modelo, la vida útil en ciclos de las baterías de litio aún debe retener más del 60 % de su capacidad después de ≥300 ciclos .

Sin embargo, diferentes regímenes de ciclado producen recuentos de ciclos drásticamente distintos. Por ejemplo, manteniendo todas las demás condiciones sin cambios, simplemente cambiar el voltaje constante de 4,2 V a 4,1 V para el mismo modelo de batería durante la prueba de vida útil implica que la batería ya no se carga completamente, y los resultados finales de la prueba muestran un aumento de casi el 60 % en la vida útil en ciclos. Por lo tanto, si el voltaje de corte se incrementa a 3,9 V, el número de ciclos debería aumentar varias veces.

Es importante comprender la afirmación de que cada ciclo de carga-descarga reduce la vida útil de la batería. Un ciclo de carga de una batería de litio se define como el proceso en el que una batería de litio pasa de estar completamente cargada a totalmente vacía y luego nuevamente completamente cargada. Esto no es lo mismo que cargar una vez. Además, al hablar del número de ciclos, deben considerarse las condiciones bajo las cuales se realiza el ciclo. Hablar del número de ciclos sin considerar estas condiciones es irrelevante, ya que el número de ciclos es un medio para evaluar la vida útil de la batería, ¡no el objetivo final!