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El rendimiento de una batería en función de la operación cíclica

Se ha observado que, al forzar una batería a su capacidad máxima, la carga rápida generalmente se hace más difícil, la capacidad de producir corrientes de alta carga disminuye y el ciclo de vida se acorta. Esto es especialmente cierto en las baterías a base de níquel.
En cuanto al ciclo de vida, la batería standard NiCd es la más durable. En la Figura 2 se estudia la capacidad, resistencia interna y auto descarga de una batería NiCd de 7,2V, 900mA con celdas estándares. Debido a limitaciones de tiempo, se terminó la prueba al cabo de 2,200 ciclos. Durante este período, la capacidad permanece estable, la resistencia interna se mantiene constante en 75 milliohms (mO) y la auto descarga es estable. Esta batería obtiene una calificación máxima por tener un rendimiento casi perfecto.

Figura 2: Capacidad, Resistencia Interna y Auto Descarga de una batería Ni-Cd de 7,2V, 900mA con celdas standard.

Los valores obtenidos con una batería NiCd de muy alta capacidad son menos favorables pero aún mejores que otros tipos de química en cuanto a durabilidad. A pesar de tener una densidad de energía de hasta 60% más alta que la versión standard de NiCd, la Figura 3 indica una caída continua de la capacidad durante la aplicación de los 2,000 ciclos. Al mismo tiempo, la resistencia interna apenas aumenta. El incremento de la auto descarga después de los 1,000 ciclos representa una degradación más seria. Esta deficiencia se manifiesta en tiempos de funcionamiento más cortos porque la batería consume algo de energía aún cuando no esté en uso.

Figura 3: Capacidad, Resistencia Interna y Auto Descarga de una batería Ni-Cd de 6V, 900mA con celdas de alta capacidad.

La Figura 4 estudia la batería NiMH, que ofrece una alta densidad de energía a bajo costo. Al comienzo se observa un buen rendimiento pero, pasada la marca de los 300 ciclos, la capacidad comienza a caer rápidamente. También se puede observar un repentino aumento de la resistencia interna y de la auto descarga después de los 700 ciclos.
Es evidente que la NiMH no debiera usarse en aplicaciones que requieran un ciclo de vida alto. Debido a ésto (y quizás a otras razones), la NiMH no ha tenido éxito en radios móviles, usos bio-médicos y herramientas eléctricas. Sin embargo, la NiMH es una batería muy usada en teléfonos celulares y computadoras portátiles.

Bild 4:
Kapazitšt, Impedanz† und Selbstentladung eines 6V, 950mA NiMH Akkus. Die Impedanz-messungen wurde bis Zykluszahl 700 unterlassen.

La batería de Li-ion ofrece ventajas que ni la NiCd ni la NiMH pueden igualar. La Figura 5 estudia la capacidad y resistencia interna de una Li-ion típica. Sobre los 1,000 ciclos se observa una suave y predictible baja de la capacidad y la resistencia interna aumenta sólo un poco. Debido a estos bajos valores se excluyó la auto descarga en esta prueba.
Como factor negativo, la Li-ion está sujeta a envejecimiento aún cuando no se use. Se nota el deterioro de la capacidad al cabo de un año. Después de los dos años, la batería falla frecuentemente. Por esto no se recomienda mantener las baterías Li-ion guardadas por un tiempo largo. Más bien, los paquetes debieran rotarse como se hace con los alimentos perecederos. El comprador debe fijarse en la fecha de fabricación al adquirir una batería Li-ion de reemplazo. Desafortunadamente, a menudo esta información viene codificada con un número de serie cifrado e interpretable solamente por el fabricante.

Figura 5: Capacidad y Resistencia Interna de una batería Li-ion de 3,6V, 500mA.

 

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