En el artículo anterior, tratamos las diferencias entre pilas y baterías, la carga y descarga de baterías y el montaje de packs.
En este artículo, aprenderemos sobre el mantenimiento y recuperación de las baterías, y métodos de carga avanzados.
MANTENIMIENTO DE BATERÍAS
Las baterías no se pueden almacenar sin más, necesitan un mantenimiento. Siguiendo con el ejemplo de la botella, la energía sería un líquido que se evapora con facilidad, y que además sus posos se solidifican.
Imaginemos una botella llena de espuma de sólida. Cuando hacemos una comprobación visual, parece estar llena (el equivalente con una batería sería mirarla con el polímetro), pero si intentamos descargarla, no sacaríamos nada de ella. Si además intentamos llenarla, se desbordaría.
Es lo que en las baterías se llama “pasivación”, y es un problema ya que algunos cargadores llamados “inteligentes” detectan cuando una batería está totalmente cargada y detienen la carga.
Para resolver la pasivación, suele bastar con hacer varios ciclos de carga y descarga (como hacer aclarados a la botella), aunque siempre corremos el riesgo de perder capacidad (como si una parte de la espuma nunca terminase de deshacerse)
COMPENSACIÓN DE BATERÍAS
Cuando las células están montadas en un pack, si todas las células no están al mismo nivel de tensión, se dice que está descompensado. Si están montadas en paralelo, ellas solas tenderán a compensarse.
*OJO, si el pack está montado con PILAS, tendremos que tener cuidado, ya que como hemos dicho al principio, no se pueden cargar, y estaríamos indirectamente cargándolas con las otras células.
Si las células del pack están montadas en serie, la descompensación es más problemática, hay tres casos posibles;
1 – Corremos el riesgo de que en carga, las baterías más cargadas alcancen antes su nivel de tensión máximo, por lo que mientras las otras siguen cargándose estas se calentarán, pudiendo estropearse.
2 – El cargador detenga la carga cuando las baterías más cargadas alcancen su nivel de tensión máximo, sin que el resto de células lleguen a cargarse completamente.
3 – La descarga se detenga cuando las células más descargadas hayan llegado a su mínimo, y por tanto la suma total del pack, esté por debajo de la tensión de trabajo. Al detener antes la descarga, la capacidad total se verá reducida.
4- La descarga no se detiene hasta que las células más cargadas llegan a su mínimo, por lo que las más descargadas continúan descargándose por debajo de su mínimo, corriendo el riesgo de estropearse.
MÉTODOS DE CARGA AVANZADOS
Carga a tensión constante
Como hemos dicho antes, para cargar una célula siempre hay que elegir un rango de tensión más elevado que la tensión máxima de la célula. Sin embargo existe un método para cargar la célula con una tensión por debajo del máximo de la célula. Este es el método utilizado para cargar Litio y Plomo. En Níquel solo se utiliza en casos en los que no podamos controlar el tiempo de carga, por ejemplo si tenemos que dejarla conectada a la fuente y tenemos que salir. También se utiliza para compensar células (cargar distintas células al mismo nivel) de una forma rápida.
El método consiste en elegir una tensión de carga próxima pero inferior al máximo de la célula. De este modo, cuando se alcance ese valor de tensión la célula ya no podrá absorber más corriente, por lo que el valor de intensidad que hayamos elegido descenderá hasta llegar a cero.
Si utilizamos el símil hidráulico, es como si colocásemos dos depósitos a la misma altura e intentásemos llenar uno con otro, en el momento en el que se igualan los niveles deja de circular el líquido.
Como se muestra en la imagen, en la figura 1 elegimos la tensión (V carga) a un nivel inferior del máximo del depósito (Vmax). En la figura 2 comenzamos a cargar, como el depósito está vacío, entra el máximo de corriente que hemos elegido. En la figura 3 el depósito está alcanzando la tensión de carga que hemos elegido, por lo que comienza a descender la corriente. En la figura 4 el líquido ha alcanzado el nivel del grifo, por lo que ya no puede seguir cargándose más.
Como ya no circula corriente (I=0) la célula no se carga más, ni se calienta por exceso de corriente.
Durante todo el proceso, la tensión de carga que hemos elegido no ha variado, se ha mantenido constante, mientras que la corriente, al alcanzar el máximo de tensión ha comenzado a disminuir hasta llegar a cero. Por ello a este método se llama “voltaje constante”.
Carga a corriente constante
Este es el método tradicional o habitual para cargar células o baterías de Níquel. Si elegimos un valor de tensión de carga superior al nivel máximo de tensión de la célula, nunca conseguiremos alcanzar ese valor, por lo que la célula seguirá absorbiendo más corriente intentando alcanzar el nivel de carga. De ese modo el nivel de corriente nunca descenderá.
Es decir, la tensión de la célula irá aumentando desde que comience la carga hasta que alcance su máximo, mientras que la corriente será siempre la misma, por ello a este método se le conoce como “corriente constante”.
También podría utilizarse este método para cargar células de Litio o Plomo, pero en este caso sería muy importante controlar el tiempo de carga, ya en el caso de estas tecnologías, una vez alcanzado el nivel máximo de tensión de la célula, seguirán absorbiendo más energía hasta destruirse. En el mejor de los casos la célula quedará dañada irreversiblemente. En el peor de los casos la célula puede llegar a explotar.
Familias
En este capítulo vamos a hablar sobre las diferentes familias de baterías según su tecnología. Cada familia se puede subdividir a su vez en otras subfamilias.
Niveles de tensión
Dentro de una célula, existen tres niveles de tensión.
La tensión máxima: El nivel máximo que alcanza la tensión dentro de la célula.
La tensión genérica o de trabajo: es la tensión en la que funciona correctamente, por encima de esa tensión, la célula estará completamente cargada, y por debajo estará descargada. Cuando hablamos de la tensión de una célula, siempre nos referimos a esta tensión
La tensión mínima: Una batería nunca debería llegar a 0V, tiene un mínimo. Cuando alcanza ese mínimo, la célula se considera descargada (a pesar de que aún tenga tensión).
Familias y sub-familias
Las células se pueden separar en familias en función de los materiales que se han utilizado para construirlas. Las principales familias son:
NIQUEL:
Níquel Metal hidruro (Ni-MH)
Níquel Cadmio (Ni-Cd)
LITIO:
Litio polímero (Li-Po)
Litio Ion (Li-Ion)
Litio Ferro fosfato (Li-Fe)
PLOMO:
Plomo Ácido tipo GEL (sin mantenimiento)
Plomo Ácido tipo AGM (sin mantenimiento)
Plomo Ácido tipo Abierta (con mantenimiento)
Cada familia de baterías tiene unas características de carga y descarga diferentes. Recordamos en este punto, que un pack puede estar formado por varias células, para determinar la tensión de carga/o descarga, habría que tener en cuenta si el pack está montado en serie o en paralelo.
Las tensiones mínimas y máximas para descargar/cargar un pack en serie serían la suma de las tensiones mínimas/máximas de las células que componen el pack. La capacidad sería la de una única de las células.
La tensión mínima para descargar un pack en paralelo sería la tensión de una única célula, y la capacidad sería la suma de las capacidades de las células que componen el pack.
Artículo interesante: ¿Qué tipos de cargadores existen según el tipo de célula?
