Baterías LiFePO4.

La batería de fosfato de hierro y litio (batería LiFePO4) es una batería recargable moderna con más de 4000 ciclos de carga y descarga, además es insensible a los modos de carga insuficiente crónica. 

La batería de fosfato de hierro y litio (LiFePO4), la batería recargable del futuro.

Las baterías de fosfato de hierro y litio son un tipo de batería recargable basada en una composición química única de iones de litio, donde se utiliza hierro (Fe) como material de cátodo. Estas baterías aún no están muy extendidas. Las baterías LiFePO4 tienen una alta corriente de descarga, no explotan en condiciones extremas y son más livianas. Pero tienen características de voltaje y una densidad de energía más bajas si las comparamos con las baterías de iones de litio convencionales.

Suelen tener una placa de sistema de gestión de carga incorporada. La carga se realiza con tensión constante y corriente constante, sin etapas. En instalaciones de energía a pequeña escala en modos de ciclo constante, es posible usar tres veces menos capacidad intrínseca de la batería en comparación con las baterías de plomo-ácido debido a la descarga profunda permitida de hasta el 80%.  Es importante que al calcular la capacidad de la batería en modo cíclico, LiFePO4 requiera 3 veces menos capacidad que para las baterías de plomo-ácido AGM / GEL. Por ejemplo, si ha utilizado previamente una batería de plomo-ácido AGM / GEL 150 Ah en modo cíclico, entonces necesitará una batería LiFePO4 de 50 Ah para reemplazarla sin perder rendimiento. 


Varias baterias lifepo4
Si se calcula correctamente de 1 a 3, el costo de las baterías LiFePO4 es solo un 25-35% más que las baterías de plomo-ácido, mientras que las baterías LiFePO4 tienen un rendimiento insuperable en comparación con las baterías de plomo-ácido.

Beneficios de las baterías LiFePO4.

Las baterías LiFePO4 tienen muchas ventajas:

  • La eficiencia de una batería típica alcanza el 95%;
  • Sin efecto memoria, la capacidad de suministrar energía a cualquier nivel de descarga;
  • Funcionamiento de la batería en modo de descarga profunda;
  • El número de ciclos completos de carga-descarga es 3500, parcial – 8000;
  • Excelentes indicadores de densidad de energía de masa y volumen;
  • 300% más compacta y ligera que las fuentes de alimentación de plomo;
  • Seguridad contra incendios;
  • Preservación de la funcionalidad en un amplio rango de temperatura (–20… + 60 grados);
  • Uno de sus pocos inconvenientes es su elevado precio.
baterias lifepo4 aeromodelismo
Bloque de batería LiFePo4 para aeromodelismo, un campo en el que es teniendo una gran aceptación.

Ventajas de las baterías de LiFePO4 en comparación con las baterías de plomo-ácido:

  • Ofrece capacidad total a cualquier corriente de descarga
  • Cargada con una corriente 5 veces mayor en comparación con las baterías de plomo-ácido
  • Tiempo de carga completo 2 horas (con los ajustes actuales de BMS)
  • No requiere un algoritmo de carga estricto
  • 95% de eficiencia
  • No sensible a los modos de carga insuficiente crónica
  • 4 veces más ligero que la de plomo-ácido
  • 10 veces el número de ciclos en comparación con plomo-ácido
  • Sin mantenimiento
  • No sensible a altas temperaturas
  • A prueba de fuego y explosión
  • Alta potencia «extraíble»
  • Larga vida útil
  • El sistema de protección y equilibrio incorporado hace que la batería sea altamente confiable.

 

Aplicaciones de las baterías de LiFePo4.

Conclusión: En los dispositivos móviles, aeromodelismo, drones, ciclismo, vehículos eléctricos, una batería de LIfePO4 es más rentable, ya que para lograr parámetros energéticos y operativos es suficiente una capacidad 3 veces menor que la de una batería de plomo-ácido. Igualmente valiosos son: insensibilidad total a la subcarga crónica, mayor eficiencia y carga acelerada con altas corrientes.

Preste atención al gráfico de descarga donde se comparan tres tipos de baterías, 48V plomo-acido, 48V LiMnO2 y 48V LiFePo4. La disminución de la capacidad es lineal hasta prácticamente el 90% de descarga de DoD, después de 4000 ciclos, ¡la capacidad se reducirá solo en un 5%!

cuatro modulos baterias lifepo4
Unidad de batería LiFePo4 de 202 Ah para automoción. Formada por 4 módulos de 3,2 V. El conjunto se carga a 3,65 Voltios y a una corriente máxima de 0,5C (100A) y máximo de 1C (200A).

Donde se recomienda usar baterías LiFePO4.

1. Sistemas de ciclismo eléctrico. En tales sistemas es posible instalar 3 (!!!) veces menos LIfePO4 en capacidad que las baterías de plomo-ácido, mientras se mantienen las propiedades de consumo del sistema. En este caso, la duración de la batería será al menos 3 veces mayor. Esto se debe al hecho de que en tales modos, las baterías de plomo-ácido pueden descargarse solo en un 30% y las LIfePO4 hasta en un 80%. Es decir, por ejemplo, en lugar de una batería AGM / GEL de plomo-ácido de 300 Ah, puede instalar una LIfePO4 de 100 Ah.

2. En sistemas con generador y pocos paneles solares. Como regla general, en tales sistemas es imposible proporcionar todas las etapas de carga de las baterías de plomo-ácido. Por lo tanto, la carga insuficiente crónica no afecta la vida útil del la batería LIfePO4, mientras que las baterías de plomo-ácido fallan rápidamente.

3. En sistemas de energía solar que operan en condiciones de luz diurna corta. Especialmente relevante para Europa central y las regiones del norte. Las LIfePO4 aceptan fácilmente una potente corriente de carga. Por lo tanto, habiéndolos cargado con una matriz solar tres veces más potente (en relación con las baterías de plomo-ácido), puede cargar las LIfePO4 en poco tiempo (2-4 horas). Y dada la insensibilidad a la descarga profunda y la subcarga crónica, estas baterías son indispensables en invierno, especialmente considerando el hecho de que las LIfePO4 tienen una eficiencia superior del 95% (80% baterías de plomo-ácido), lo que significa que en climas nublados y lluviosos estas baterías cargar más rápido.

4. En sistemas con peso limitado. Al tener 4 veces menos peso, los LIfePO4 son mucho más convenientes en unidades móviles, así como en objetos, cuya entrega se realiza en pequeños aparatos, helicópteros, aero control, embarcaciones, etc.

curvas de descarga de baterias lifepo4
Gráfico de comparación de la descarga típica de las baterías LiFePo4.

 

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