5 beneficios de las baterías de iones de litio frente a las baterías de polímero de litio

En el panorama en constante evolución de la tecnología de almacenamiento de energía, las baterías de litio se han convertido en las soluciones líderes, ofreciendo una alimentación eficiente y compacta para una amplia gama de aplicaciones. Entre ellas, las baterías de iones de litio (Li-ion) y las de polímero de litio (LiPo) se han consolidado como opciones destacadas para el almacenamiento de energía y el suministro de potencia en diversos sectores. Aunque ambas presentan ventajas distintas, este artículo pone de relieve los numerosos beneficios de las baterías de iones de litio y explica por qué a menudo superan a sus homólogas de polímero de litio.

Empecemos hablando de la batería de iones de litio:
Baterías de iones de litio:

Las baterías de iones de litio, a menudo abreviadas como baterías Li-ion, son una forma de almacenamiento de energía recargable popular y versátil. Se han convertido en la opción preferida para numerosas aplicaciones gracias a su impresionante densidad energética, fiabilidad y adaptabilidad. Estas baterías utilizan compuestos de litio como cátodo, lo que ofrece una serie de ventajas que las convierten en la opción preferida para alimentar una amplia variedad de dispositivos y sistemas modernos.

Ventajas de las baterías de iones de litio:

1. Alta densidad energética: las baterías de iones de litio almacenan una cantidad significativa de energía en relación con su tamaño y peso, lo que las hace ideales para la electrónica portátil y los vehículos eléctricos.
2. Longevidad: tienen una vida útil prolongada con un elevado número de ciclos de carga y descarga, lo que reduce la necesidad de sustituciones frecuentes y minimiza los residuos.
3. Funciones de seguridad: las baterías Li-ion están equipadas con circuitos de protección y controles térmicos, lo que las hace intrínsecamente más seguras y menos propensas al sobrecalentamiento o los cortocircuitos.
4. Eficiencia: estas baterías presentan una menor tasa de autodescarga, lo que les permite conservar la carga durante más tiempo cuando no se utilizan, siendo una opción energéticamente eficiente.
5. Versatilidad: las baterías de iones de litio pueden diseñarse para adaptarse a una amplia gama de aplicaciones, desde celdas pequeñas y compactas para smartphones hasta grandes packs de baterías para vehículos eléctricos, ofreciendo adaptabilidad a necesidades y dispositivos muy diversos.

Entonces, ¿qué es en realidad una batería de polímero de litio?

Las baterías de polímero de litio, a menudo llamadas baterías LiPo, en realidad no contienen polímeros, por lo que deberían denominarse celdas pouch de litio.
Se trata de una subcategoría de celdas de iones de litio; la única diferencia es que se envasan en una bolsa de aluminio.
Casi todas las químicas relacionadas con el litio también pueden envasarse en formato pouch.
Esto significa que no todas las celdas pouch son iguales.
Algunas pueden contener químicas de gama alta y elevado coste, normalmente destinadas a la preproducción en masa y a baterías de VE de última generación, celdas muy difíciles de conseguir.
Aquí nos centramos en las celdas LiPo habituales que se ofrecen a la industria.

Cuando hablamos de iones de litio en nuestra jerga profesional, solemos referirnos a celdas fabricadas en formato cilíndrico o prismático metálico.
Las más conocidas son la 18650 y la 21700, celdas cilíndricas de 18 mm y 21 mm de diámetro respectivamente, con alturas de 65 mm y 70 mm respectivamente.

Aunque tienen sus méritos, las baterías LiPo se caracterizan por rasgos y aplicaciones específicos que las diferencian de sus homólogas de iones de litio. Comprender estas características distintivas es clave para apreciar su valor en determinados escenarios.

Ventajas de las baterías LiPo:

1. Flexibilidad de forma: las baterías de polímero de litio son más flexibles en cuanto a forma y tamaño en comparación con las de iones de litio. Esta versatilidad les permite adaptarse a espacios poco convencionales y utilizarse en dispositivos con formatos particulares.
2. Diseño ligero: las baterías LiPo suelen ser ligeras, lo que las convierte en la opción preferida para aplicaciones donde el peso es un factor determinante, como drones y modelos radiocontrolados.
3. Altas tasas de descarga: estas baterías pueden ofrecer tasas de descarga elevadas (20C a 90C), lo que las hace muy adecuadas para aplicaciones que requieren una liberación rápida de energía, como drones de carreras y vehículos radiocontrolados.
   Suelen tener un voltaje nominal elevado (normalmente 3,8 V por celda) para soportar corrientes altas durante más tiempo.
4. Mayor densidad de potencia: las baterías LiPo ofrecen una densidad de potencia ligeramente superior, lo que les permite entregar ráfagas de potencia con mayor rapidez. Esta característica es valiosa en escenarios que requieren una salida de energía inmediata y elevada.
5. Ensamblaje aparentemente sencillo: resulta tentador para empresas con poca experiencia en diseño de baterías trabajar con celdas LiPo, ya que es relativamente fácil soldarles cables. Sin embargo, esto no se recomienda, ya que aplicar tanto calor sobre el electrodo de aluminio puede dañar la estructura de la celda.

Aunque las baterías LiPo no igualan la versatilidad y seguridad generales de las baterías de iones de litio, su conjunto único de ventajas las convierte en una opción valiosa para aplicaciones específicas en las que sus características se ajustan a los requisitos del dispositivo o sistema en cuestión.

Desventajas de las baterías de litio en formato pouch:

1. Hinchazón: cualquiera que haya trabajado con celdas LiPo sabe a qué nos referimos.
   La estructura y el envase de las celdas pouch son propensos a hincharse cuando la celda se dilata y deja de funcionar. A veces puede ocurrir en una celda nueva, mal fabricada o mal almacenada. También puede ocurrir en un pack de baterías que ha superado todas las inspecciones y ha sido entregado al cliente.
2. Fabricantes: suelen ser fabricantes de 2.º o 3.er nivel. Los fabricantes de gama alta y de 1.er nivel suelen reservar el formato pouch para sus químicas especiales, no disponibles para la industria en general. Las celdas destinadas a la industria suelen tener forma cilíndrica o prismática, con una carcasa metálica rígida.
3. Longevidad en el rendimiento máximo: las fichas técnicas suelen sobrestimar la capacidad de las celdas en lugar de ser conservadoras.
   Una celda LiPo estándar que soporta tasas de descarga de 30C probablemente permita entre 50 y 100 ciclos, lo cual es adecuado para un dron de consumo dedicado al ocio, pero no para un dron industrial o militar que deba funcionar durante un periodo garantizado.
4.  Comportamiento térmico: a diferencia de las celdas cilíndricas, las celdas LiPo no cuentan con un disipador térmico centralizado. Esto significa que, en una estructura de celdas en serie, resulta difícil evacuar el calor del pack de forma homogénea, lo que genera un desequilibrio inherente al diseño del pack y provoca pérdida de capacidad e hinchazón.

Pero veamos ahora por qué las baterías de iones de litio son la mejor opción para su aplicación:

1. Fabricantes:

Los fabricantes de gama alta, como Samsung SDI, Panasonic, LG y otros, ofrecen a la industria sus celdas cilíndricas y prismáticas a precios competitivos, con especificaciones verificadas y probadas, sin hinchazón y, sobre todo, con lotes muy bien clasificados.
Esto significa que las celdas presentan un voltaje e impedancia interna muy similares entre sí.
Un diseñador de baterías nunca insistirá lo suficiente en la importancia de un pack equilibrado: tiene un peso considerable en el rendimiento a largo plazo del pack de baterías.

2. Durabilidad y longevidad:

Las baterías Li-ion han demostrado ser más duraderas y resistentes que las baterías LiPo. Gracias a lotes muy bien clasificados y a la estructura sólida de las celdas, se puede confiar en que alcanzarán la vida útil prometida y ofrecerán el rendimiento anunciado.
Un aspecto crucial al construir la garantía y la longevidad de su producto en torno a un componente tan importante como la batería. Se hace aún más evidente al escalar la producción.

3. Seguridad:

La seguridad es una preocupación fundamental en la tecnología de baterías. Las baterías Li-ion cuentan con un historial de seguridad muy sólido y están equipadas con circuitos de protección y controles térmicos para minimizar el riesgo de sobrecalentamiento y cortocircuitos. Las baterías LiPo, en cambio, son conocidas por su propensión a hincharse y por un mayor riesgo de incendio o explosión si se perforan, sobrecargan o dañan. Muchas celdas LiPo del mercado no cumplen la directiva UL1604 sobre seguridad de celdas.

4. Comportamiento térmico.

Las formas cilíndrica y prismática de las celdas de iones de litio permiten ensamblar el pack de baterías de manera que el diseño térmico sea homogéneo y la gestión del calor más eficiente.
Esto es cierto cuando se busca un diseño térmico uniforme, pero aún más importante cuando se pretende enfriar o calentar el pack de baterías desde el exterior.

5. Entrega de potencia

Las formas cilíndrica y prismática de las celdas de iones de litio permiten dividir y entregar una alta potencia desde el pack de baterías, especialmente cuando se busca suministrar corrientes >100A, como suele verse en drones y vehículos eléctricos ligeros (LEV).

En conclusión, aunque las baterías de litio en formato pouch tienen sus propias ventajas, las baterías de iones de litio suelen ser la opción preferida en muchas aplicaciones gracias a su mayor densidad energética, longevidad, funciones de seguridad y eficiencia. A medida que la tecnología siga avanzando, es probable que las baterías Li-ion mantengan su posición como una solución de almacenamiento de energía fiable y eficiente, que impulsa el presente y da forma al futuro.

Adopte el futuro del almacenamiento de energía mientras destacamos las razones clave por las que las baterías de iones de litio impulsan el presente y dan forma al panorama energético sostenible del mañana.