FABRICACIÓN DE LAS BATERÍAS DE ION-LITIO

MATERIA PRIMA

-         Litio

-         Cátodos oxido metálico

-         Electrolito seco solido d polímero

-         Conector de corriente metálico

PROCESO DE FABRICACIÓN

Las baterías están formadas por los cuatro componentes que son la materia prima:

E lingote de litio de 5kg, se transforma en una fina lamina con una prensa de extrusión, que aplica 400 toneladas de presión. De ella saldrá una lámina de solo 250 micras de grosor.
La totalidad de la secuencia de extrusión se controla por computadora, la extrusión ya ha terminado y la lámina de litio tiene 250 micras de grosos requerida.
se necesita reducir mas su grosor, se coloca sobre un rodillo y pasa por un laminador, a temperatura ambiente se reduce d nuevo su grosor , en 20 minutos el lingote de litio se transforma en una lámina de 250micras de grosos y 200m de longitud. Este laminador completa la revisión del groso de hasta en 20 y 40 micras. Con la lámina resultante de 2km de longitud se podrán fabricar 210 baterías.

 El litio e un metal blando y pegajoso, por eso hay que fijar una película de polipropileno sobre la lámina, sin esta protección la lámina se pegaría sobre si misma y quedaría inutilizable.

Esta lámina se utilizará para fabricar baterías, posteriormente esas baterías se montaran en serie y en paralelo y se insertaran en módulos de diferentes formas. Para montar las baterías hay que enrollar la lámina con una maquina rebanadora y la enrolla en 26 vueltas. La lámina tensada se mete en un horno de vacío, donde las diferentes capas se adhieren unas a otras, este paso dura de 90 minutos a 80°C.

El siguiente paso es el test, que se hace con un voltímetro y se analiza la batería para comprobar si produce los 3,56 Voltios requeridos, se detecta y corrige cualquier problema.

El último control de calidad se hace con un calibrador, que mide con precisión el grosor. A continuación se almacenan con planchas metálicas.

Metalización de los contactos.- las baterías se envían a otras instalaciones en un contenedor robotizado, primero se introduce en un tanque protector, a continuación se realiza la metalización de los contactos rodeándolos con metal fundido.

TIPOS DE BATERIAS

Las más importantes  son:

-         Baterías para teléfonos móviles

-         Baterías para tablets

-         Baterías para automóviles

-         Nano-baterías

FUNCIONAMIENTO DE LAS BATERIAS DE LITIO

Las baterías eléctricas o los acumuladores eléctricos son en esencia dispositivos que permiten almacenar y convertir energía química en eléctrica y viceversa. La unidad básica de una batería, se denomina celda, las que son agrupadas para formar módulos, los que a su vez se agrupan para formar packs o bancos de baterías. Las celdas de las baterías de ión de litio, tienen 4 componentes básicos que permiten la producción de electricidad mediante reacciones electroquímicas, éstas son: cátodo, ánodo, electrolito y separador. El cátodo y el ánodo son colocados de modo de permitir la inserción y remoción de iones para permitir la carga y descarga de la batería; el electrolito permite la migración de los iones entre los electrodos; y el separador permite el paso de iones por él, pero evita un cortocircuito entre los electrodos.

Funcionamiento de baterías de ión – litio

las baterías de ión-litio son un tipo de baterías recargables, en que los iones de litio se mueven entre los electrodos creando una corriente eléctrica. En el ciclo de descarga, iones de litio son liberados desde el ánodo al electrolito, en esta sustancia iones atraviesan el separador para luego adherirse a un cátodo. Dado que estas baterías son recargables, el proceso inverso ocurre durante la carga.

CUIDADOS DE LAS BATERÍAS

Estas baterías tienen el menor efecto memoria de todas las demás tecnologías,¹⁵ por ello es necesario que tras un número de ciclos incompletos se realice una calibración completa de la batería para que el efecto memoria desaparezca. Para alargar su vida útil necesitan ciertos cuidados:

·         No es cierto que sea beneficioso el dejar descargarse la batería periódicamente. Al contrario, puede perjudicar la eficacia. Lo mejor es evitar que la carga baje más allá de un 15%.

·         Es recomendable que permanezcan en un sitio fresco (15 °C) y evitar el calor. Son muy sensibles a la temperatura; dejarlas al sol y la humedad disminuye su rendimiento.

·         Cuando se vayan a almacenar mucho tiempo, se recomienda dejarlas con carga intermedia (40%). Asimismo, se debe evitar mantenerlas con carga completa durante largos períodos.

·         La primera carga no es decisiva en cuanto a su duración ni es preciso hacerla; el funcionamiento de una batería de ion de litio en la primera carga es igual al de las siguientes. Es un mito probablemente heredado de las baterías de níquel.

·         Es necesario cargarlas con un cargador específico para esta tecnología. Usar un cargador inadecuado dañará la batería y puede hacer que se incendie.

·         Para recargar no es imprescindible usar un cargador específico para la marca y modelo del dispositivo (a pesar de ser lo ideal, también es costoso). Se puede emplear cualquier cargador de buena calidad y que cumpla con las características eléctricas del dispositivo.

·         La mayoría de los dispositivos actuales tiene un comportamiento inteligente. En otras palabras, pueden detectar cuándo se completó la carga de sus baterías para desconectarlas automáticamente y desviar la corriente al resto del dispositivo.

·         Existen bolsas especiales ignífugas donde poder almacenarlas, ya que estas baterías son muy delicadas.

VENTAJAS DE LAS BATERÍAS DE LITIO

Esta tecnología se ha situado como la más interesante en su clase para usarlas en ordenadores portátiles, teléfonos móviles y otros aparatos eléctricos y electrónicos. Los teléfonos móviles, las agendas electrónicas, reproductores MP3, vienen con baterías basadas en esta tecnología, gracias a sus varias ventajas:

·         Una elevada densidad de energía: acumulan mucha mayor carga por unidad de peso y volumen.

·         Poco peso: a igualdad de carga almacenada, son menos pesadas y ocupan menos volumen que las de tipo Ni-MH y mucho menos que las de Ni-Cd y plomo.

·         Gran capacidad de descarga. Algunas baterías de Li-ion -las llamadas "Lipo" Litio-ion Polímero (ion de litio en polímero)¹⁷ - que hay en el mercado, se pueden descargar totalmente en menos de dos minutos.

·         Poco espesor: se presentan en placas rectangulares, con menos de 5 mm de espesor. Esto las hace especialmente interesantes para integrarlas en dispositivos portátiles que deben tener poco espesor.

·         Alto voltaje por célula: cada batería proporciona 3,7 voltios, lo mismo que tres baterías de Ni-MH o Ni-Cd (1,2 V cada una).

·         Mínimo efecto memoria.

·         Descarga lineal: durante toda la descarga, la tensión varía mucho: si la tensión nominal de una celda de litio es de 3,6V, la tensión máxima se hallará en torno a 4,2V, mientras que la tensión mínima recomendada es 2,5V para evitar la descarga profunda de la batería y la reducción de su vida útil. Esto significa que la variación de la tensión de celda con respecto al estado de carga es constante. Es decir, la pendiente de la recta dV/dC es constante (si se representa gráficamente, la tensión en función de la descarga es una línea recta). Eso facilita el conocer con buena precisión el estado de carga de la batería.

·         Larga vida en las baterías profesionales para vehículos eléctricos (con el tipo LiFePO₄). Algunos fabricantes muestran datos de más de 3.000 ciclos de carga/descarga para una pérdida de capacidad del 20% a C/3.

·         Facilidad para saber la carga que almacenan. Basta con medir, en reposo, el voltaje de la batería. La energía almacenada es una función del voltaje medido.

·         Muy baja tasa de autodescarga: cuando guardamos una batería, ésta se descarga progresivamente aunque no la usemos. En el caso de las baterías de Ni-MH, esta "autodescarga" puede suponer más de un 20% mensual, salvo en las Ni-MH con tecnología LSD (Low Self Discharge, baja autodescarga) que pueden mantener un 80% de carga después de un año. En el caso de Li-ion es de menos un 6% mensual. Muchas de ellas, tras seis meses en reposo, pueden retener un 80% de su carga.