En este artículo aprenderemos cómo elegir una batería según las especificaciones y requisitos de su aplicación. Algunas aplicaciones necesitan más energía y otras deben ser baratas y consumir menos energía. Hay varios factores y parámetros que se deben considerar al elegir la mejor batería para su aplicación.
Figura 1. Diferentes factores de batería a considerar
Ninguna batería es perfecta para todas las aplicaciones. A continuación se proporcionan los factores a considerar al elegir una batería para sus aplicaciones específicas.
- Recargable o no recargable
- Voltaje
- Capacidad, potencia y energía.
- Autodescarga
- Temperatura
- Costo
- Tamaño y forma
- Vida útil
- Química de la batería
- Disponibilidad
- Transporte
Recargable o no recargable
A la hora de elegir una batería, el punto más importante es que sea recargable (baterías secundarias) o no recargable (baterías primarias). Esta elección dependerá de la aplicación. Por ejemplo, supongamos que el dispositivo está diseñado para uso ocasional como linterna. En este caso, o en el caso de un juguete, calculadora, detector de humo, etc., puedes utilizar una batería no recargable (primaria) que requiere muy poca energía y funcionará durante mucho tiempo.
Los dispositivos que se usan continuamente y requieren una descarga continua, como computadoras portátiles, teléfonos inteligentes, relojes inteligentes, deben funcionar con baterías recargables.
Voltaje
El voltaje de la batería es otro factor importante. Una batería de plomo-ácido tiene un voltaje nominal de 2 V, que oscila entre 2,40 V y 1,8 V. Las baterías Ni-MH y Ni-Cd tienen un voltaje nominal de 1,2 V, que oscila entre 1,55 V y 1,1 V. La batería de iones de litio Tiene un voltaje nominal de 3,7 V y varía de 3,7 V a 3 V. El voltaje se puede utilizar según la capacidad de su circuito.
La mayoría de los circuitos funcionan con 3 V, por lo que podemos usar dos baterías de menor voltaje en serie para obtener 3 V o más, o usar una batería de iones de litio.
Algunos circuitos funcionan a 5 V y 12 V o más. Aquí nuevamente puedes usar un convertidor elevador para cumplir con los requisitos o puedes usar baterías en serie para obtener un voltaje específico.
También hay convertidores reductores disponibles que reducen el voltaje. La curva de descarga de todas las baterías se muestra a continuación. Puede ver que todas las baterías tienen una curva de descarga aproximada.
Capacidad, potencia y energía.
El tiempo de descarga de la batería o el tiempo de funcionamiento de la batería depende de la capacidad de la batería. La capacidad se define en la batería en Ah o mAh; esta es la capacidad de corriente de descarga para entregar durante una hora.
La celda de iones de litio puede proporcionar más energía que otras baterías de Ni-Cd o Ni-MH. La potencia se multiplica por la corriente suministrada por la batería con voltaje de batería. Si el voltaje de la batería es de 3,6 V y la corriente que puede suministrar es de 2 A, puede utilizar el cálculo de potencia que se proporciona a continuación.
P = V x I (donde V está en voltaje, I está en amperios) P = 3,6 x 2
P = 7,2W
La energía se define como durante cuánto tiempo una batería puede proporcionar energía, o podemos decir que la energía es multijugador por tiempo. La batería es capaz de entregar 2A durante una hora.
mi = PxT
mi = 7,2 x 1
E = 7,2 Wh (vatios-hora)
Veamos otro ejemplo usando un tanque lleno de agua. La potencia del tanque es la capacidad de almacenar 10 litros de agua. Ahora abramos el grifo del depósito y dejemos que salga el agua. El tanque se vaciará en una hora. Esta es tu energía. Puede vaciar 10 litros en una hora.
Figura 3. Ejemplo de potencia versus energía.
La potencia nominal depende completamente del fabricante. Puedes elegir la batería según tu necesidad, ya sea conectando en serie, podemos aumentar el voltaje o conectando en paralelo para aumentar la corriente.
Autodescarga
La batería principal tiene muchas características atractivas ya que tiene una tasa de descarga mucho menor. Por eso son perfectos para el dispositivo que se utiliza ocasionalmente. Pero la batería secundaria tiene mayor autodescarga y carga. Si la aplicación puede ajustar el dispositivo de carga antes de usarlo, se puede usar una batería secundaria.
Temperatura
La temperatura reacciona a la carga y descarga. La temperatura de la batería de iones de litio oscila entre 20 y 45 grados. La temperatura se puede reducir reduciendo la corriente de carga, pero esto aumenta el tiempo de carga. La temperatura de descarga depende de cuánta energía se extrae de la batería; puede exceder el cálculo de 60 grados.
La temperatura ambiente también afecta el rendimiento de la batería. El electrolito puede congelarse a 0 grados. La batería de iones de litio puede funcionar hasta -40 °C, pero el rendimiento puede verse reducido como se muestra en el siguiente gráfico.
Figura 4. Temperatura para diferentes baterías.
Costo
Es importante tener en cuenta el costo al producir el dispositivo en masa. Si el dispositivo necesita ser económico y asequible, no se trata del rendimiento de la batería; entonces puedes elegir la batería principal, que es económica y fácil de conseguir. El voltaje se puede aumentar conectándolo en serie.
Si hay un alto consumo de energía en el dispositivo, se debe elegir una batería secundaria incluso si es costosa, ya que el usuario no quiere tener que cambiar o comprar una batería nueva después de una o dos horas.
Lo mismo ocurre con el rendimiento. Si un dispositivo necesita un mejor rendimiento, hay que hacer concesiones en el coste.
Tamaño y forma
Las baterías vienen en tamaños estándar: AA, AAA, AAAA, C, D, 9V, CR123A, 23A y CR2032, permitiéndote elegir según potencia o tamaño. Pero en dispositivos que no tienen mucho espacio para colocar baterías de tamaño estándar, la batería de iones de litio está disponible en tamaños delgados y también se puede personalizar según sus necesidades.
Figura 5. Tamaño de batería estándar.
Vida útil
El número del ciclo de vida le indicará cuántas veces se puede cargar o descargar la batería. La batería de iones de litio tiene un ciclo de aproximadamente 400 a 1200. Las baterías de Ni-Cd y Ni-MH tienen un ciclo de aproximadamente 2000. El ciclo está especificado en la ficha técnica del fabricante y puede variar dependiendo de varios factores, como la cantidad de corriente aplicada para cargarlo, la temperatura, etc.
Química de la batería
Hay muchos tipos de baterías disponibles en el mercado que tienen una química diferente. Los más populares son el plomo-ácido, el Ni-Cd, el Ni-MH y el de iones de litio. La batería se puede elegir según los requisitos.
Disponibilidad
Si la batería del dispositivo es secundaria, funcionará durante mucho tiempo. Para la batería primaria, la batería debe estar fácilmente disponible en el mercado.
Transporte
Existen ciertas reglas y regulaciones para el transporte de baterías. Las alcalinas, Ni-Cd y Ni-MH se consideran “pilas secas” y no están catalogadas como materiales peligrosos o peligrosos en los EE. UU. Pero las baterías de iones de litio están catalogadas como materiales peligrosos, por lo que esto está regulado en el envío. La batería de iones de litio no debe cargarse más del 30 % para el transporte.
Elegir una batería
La siguiente tabla muestra la diferencia entre algunas de las baterías disponibles.
¿Qué batería debo elegir?
Teniendo en cuenta todos los puntos anteriores, puede elegir una batería para su aplicación específica. Aquí hay algunos puntos adicionales a considerar.
batería primaria
- Si el dispositivo puede funcionar con poca energía y no es necesario cambiar la batería con frecuencia
- Si quieres que tu dispositivo sea barato
- Si el uso del dispositivo es ocasional
- Si no es posible cargar
- Si el dispositivo se utiliza en el área de supervivencia donde no es posible cargarlo
- Si tu dispositivo es muy pequeño, puedes usar una celda de botón
Plomo ácido
- Si necesitas más potencia para funcionar como proyector o cualquier sistema de sonido
- El dispositivo se fija en cualquier lugar.
- Si se requiere alta corriente con un costo económico
ni-cd
- Si su dispositivo es pequeño y puede usar una batería estándar
- Si no hay problema con químicos tóxicos
- Si desea transportar el dispositivo
- Baja densidad de energía en comparación con otras baterías.
- Larga vida
- Alta corriente de descarga alrededor de 15°-20°C
Ni-MH
- La densidad de energía es mayor que la del Ni-Cd.
- El ciclo de vida es más corto que el del Ni-Cd.
- Se utiliza un químico no tóxico.
- Si su dispositivo es pequeño y puede usar una batería estándar
- Si desea transportar el dispositivo
- La corriente de descarga es de aproximadamente 1°-10°C.
iones de litio
- La densidad de energía es muy alta que la de Ni-Cd o Ni-MH.
- Descarga 5°-15°C
- Si tu dispositivo no tiene mucho espacio
- Muy caro
- Se puede transportar con menos del 30% de carga.
Referencias
- https://batteryuniversity.com/learn/archive/whats_the_best_battery#:~:text=Nickel%20Cadmium%20(NiCd)%20%E2%80%94%20mature,relatively%20low%20in%20energy%20density.&text= %20NiCd%20contiene%20tóxico%20metales,NiMH%20contiene%20no%20tóxico%20metales .
