Cargando la batería de Li-Ion

El cargador Li-Ion es un dispositivo limitador de tensión similar al cargador de plomo-ácido regulado con válvula (VRLA). Las diferencias principales del cargador de Li-Ion son una mayor tensión por celda, tolerancia de tensión más estrecha y ausencia de goteo o carga flotante a plena carga.

Considerando que el VRLA ofrece algo de flexibilidad en cuanto al corte de tensión, los fabricantes de celdas Li-Ion son muy estrictos sobre la opción de tensión. Cuando se introdujo por primera vez, el límite de tensión de carga del sistema de grafito era de 4.10 voltios por celda. Aunque las tensiones más elevadas entregan una mayor densidad de energía, la oxidación de la celda limitaba seriamente la vida útil en las primeras celdas de grafito si se las cargaba por encima de 4.10V/ celda. Este efecto se ha solucionado actualmente con aditivos químicos y la mayoría de las celdas más nuevas de Li-Ion se calibran a 4.20 V. La tolerancia en todas las baterías de Li-Ion es solamente + / - 0.05 voltios por celda.

El tiempo de carga de todas las baterías de Li-Ion es de aproximadamente 3 horas en una corriente de carga inicial 1C. La batería permanece fresca durante la carga. La carga plena se logra después que la tensión alcanza el umbral superior de tensión y la corriente cae y se nivela a aproximadamente 3% de su valor nominal, o aproximadamente 0.03C.

Al aumentar la corriente de carga en un cargador de Li-Ion no se acorta demasiado el tiempo de carga. Aunque la cresta de tensión se alcanza más rápidamente con corriente más elevada, la carga tope tomará mucho más tiempo. La Figura 3 muestra la tensión y la firma de corriente de un cargador, a medida que la celda de Li-Ion pasa por las fases uno y dos.

Figura 3: Pasos de carga en una batería de Li-Ion


La carga rápida de baterías Li-Ion en una hora o menos resulta normalmente en niveles de carga más bajos. Semejante al cargador simplemente elimina la fase dos y pasa directamente a «listo» una vez que el umbral de tensión se alcanza al final de la fase uno. El nivel de carga a estas alturas es de casi 70 %. La carga de nivelación toma normalmente el doble que la carga inicial.

No se aplica ninguna carga por goteo porque las baterías Li-Ion son incapaces de absorber sobrecargas. La carga por goteo podría causar revestimiento de litio metálico, condición que torna inestable la celda. En cambio, se aplica una carga de nivelación para compensar la pequeña cantidad de auto descarga que consumen la batería y su circuito de protección.

Dependiendo del cargador y de la auto-descarga de la batería, se puede implementar una carga de nivelación cada 500 horas o 20 días. Normalmente, la carga entra cuando la tensión terminal abierta cae a 4.05 voltios por celda y se desconecta cuando alcanza 4.20V/celda.