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Escogiendo una batería que perdure

¿Qué hace que una batería se desgaste? ¿Es algo mecánico o químico? Averígüelo en este artículo del año 2000.

Una batería es un producto perecedero que comienza a deteriorarse desde el momento en que deja la fábrica. Similar a un resorte bajo tensión, una batería pretende revertir ese bajo denominador. La velocidad de desgaste está sujeta al nivel de descarga, a las condiciones ambientales, a los procedimientos de carga y mantenimiento o a la carencia de esto. Cada batería química es afectada de diferente manera por el desgaste y las condiciones de uso.

En la figura 1 comparamos tres sistemas de baterías para aplicaciones de teledifusión y examinamos cada composición química en términos de densidad de energía, resistencia interna, autodescarga y ciclo de vida. Para simplificar la comparación de la resistencia interna usamos una batería de 3.6 voltios.

Como parte de un programa de investigación para encontrar el sistema de baterías óptimo, para aplicaciones en teledifusión, Cadex ha ejecutado un test de ciclo de vida en las baterías de Niquel-Cadmio (NiCd), de Hidrato de Niquel (NiMH) y de Ion de Litio (Li-ion). Todos los test fueron ejecutados por el analizador de baterias Cadex C700 en los laboratorios de test de Cadex Electronics Inc., en Vancouver, Canadá.

Las baterías recibieron una carga total inicial y luego soportaron un régimen continuo de ciclos de descarga y carga. La resistencia interna fue medida por el método de propiedad de Cadex, OhmTest, y la autodescarga fue obtenida de una lectura realizada de cuando en cuando, leyendo la capacidad perdida durante un período de 48 horas. La prueba cobijó 53 baterías de diferentes modelos y composición química.

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Cuando se realiza un test en laboratorio, se puede notar que el desempeño en un ambiente protegido es mayor que el que se puede presentar en campo. Elementos de presión e inconsistencia que se pueden presentar todos los días, pueden no ser simulados adecuadamente en el laboratorio.

Desempeño de una batería como una función cíclica

Se ha estado observando que esforzar una batería para conseguir capacidad máxima, cargándola en forma rápida, generalmente trae más dificultades, reduce la capacidad de conseguir cargas altas y acorta el ciclo de vida. Esto es cierto especialmente en baterías con base en Níquel.

En términos de ciclo de vida, la batería estándar de NiCd es la más durable. En la figura 2 examinamos la capacidad, resistencia interna y auto-descarga de una batería NiCd de 7.2 V, 900 mA, con celdas estándar. Debido al tiempo de compulsión, el test fue terminado después de 2200 ciclos. Durante este período, la capacidad permaneció firme, la resistencia interna estuvo en 75 miliohmnios y la auto-descarga estuvo estable. Esta batería recibió un grado "A" por un desempeño cercano a la perfección.

Las lecturas de una NiCd de ultra-alta capacidad son menos favorables, pero se mantienen mejor que otras de otra clase química, hablando en términos de duración. Aunque arriba de 60 % en densidad de energía que la versión NiCd estándar, la figura 3 muestra un firme desprendimiento de capacidad durante los 2000 ciclos dados. En el mismo momento, la resistencia interna asciende ligeramente. La más seria degradación es el incremento de la auto-descarga luego de 1000 ciclos. Esta deficiencia se manifiesta en períodos cortos porque algo de energía es consumida por la batería aún si no está en uso.

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La figura 4 examina la batería NiMH; una batería que ofrece alta densidad de energía a un bajo costo. Observamos un buen desempeño al principio pero pasada la marca de los 300 ciclos, el desempeño de la corriente comienza a declinar rápidamente. Se puede observar la velocidad de incremento en la resistencia interna y en la auto-descarga luego de contar el ciclo 700. Esto manifiesta que las baterías NiHM podrían no ser usadas para aplicaciones que requieran ciclos de larga vida. Sin embargo, muchos usuarios aceptan un servicio de corta vida a cambio de un periodo largo de carga.

La batería de litio (Li - ion) ofrece ventajas que ni la batería NiCd ni la NiMH pueden ofrecer. En la figura 4 examinamos la capacidad y la resistencia interna de una batería típica Li - ion. Una moderada y predecible caída de capacidad es observada sobre los 1000 ciclos y la resistencia interna se incrementa ligeramente. Debido a las bajas lecturas, la auto-descarga ha sido omitida en este test.

Por el lado negativo, la Li - ion está sujeta a un desgaste aún si no está en uso. La capacidad de deterioro es considerable pasado un año. Luego de dos anos, la frecuencia de la batería se acaba. Por esto no se recomienda mantener una batería Li - ion, en almacenamiento por largo tiempo. En cambio la batería podría rotarse como un alimento perecedero. El comprador debería fijarse en la fecha de fabricación cuando está haciendo el cambio de una batería de Litio (Li - ion). Infortunadamente, esta información esta a menudo codificada en un número serial encriptado sólo disponible para el fabricante.

Acerca del autor.

Isidor Buchmann es el fundador y el CEO de Cadex Electronics Inc., en Richmond (Vancouver), Columbia Británica, Canadá. Es autor de varios artículos y libros sobre tecnología de mantenimiento de baterías. El señor Buchmann es un reconocido expositor que ha ofrecido documentos técnicos y presentaciones, en seminarios y conferencias alrededor del mundo.

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