Cómo escoger el cargador adecuado para las baterías de ion de litio

El propio método de carga es importante: escoger el método correcto de carga garantizará que las baterías rindan cuando sea necesario y durante tanto tiempo como sea posible. Por tanto, seleccionar al cargador adecuado es tan importante como el tipo de batería. La corriente continua (CC) suministrada por el cargador debe ser de una calidad suficiente como para no dañar el equipo que se ha de cargar. Esto se debe a que cualquier equipo conectado a la CC se alimentará directamente desde el cargador mientras estén en funcionamiento.

Cuando pensamos en equipos críticos como dispositivos de medida y de tipo médico no se puede exagerar la importancia que tiene tomar la decisión de compra correcta. Es posible que se necesite un cargador de batería con una entrada universal (90V a 264V) para que el equipo y el paquete de baterías se puedan utilizar en todos los países, así como un cargador hermético (IP67) para aplicaciones que exijan robustez o de exterior. Es posible que también haga falta un cargador con un sensor de temperatura si la aplicación funciona con temperaturas muy altas o muy bajas.

Conocer la capacidad de la batería expresada en mAH / AH es un factor importante al decidir la corriente de carga. Estos datos se suelen encontrar en la etiqueta de la batería situada en el lateral o la parte superior de la batería. La mayoría de las celdas de Li-ion no se deben cargar por encima de 1C y la vida útil de la batería aumenta de forma significativa si se carga por debajo de 0,5C. Esta “C” indica simplemente la capacidad de la batería; por tanto, para una celda de 3,5Ah, 1C equivaldría a 3,5A y para un paquete de 10Ah, 0,5C equivaldría a 5A.

Los cargadores de baterías de Li-ion siguen una secuencia de carga bien definida que consta de tres etapas: carga a corriente constante, carga a tensión constante y fin de la carga. Cada paso garantiza una transferencia segura y eficiente además de proteger la batería frente a su sobrecarga.

• Paso 1 – Carga a corriente constante: Cuando el cargador está conectado a la red eléctrica y se conecta una batería a la salida, se inicia un ciclo de carga automáticamente. En esta etapa, el cargador funciona en modo de corriente constante y suministra la máxima corriente nominal. El indicador LED del cargador será de color amarillo durante este proceso. Este paso permite cargar la batería de forma rápida hasta alcanzar generalmente el 80%–95% de su capacidad.
• Paso 2 – Carga a tensión constante (temporizador): Cuando la batería se aproxima al límite de su tensión máxima, el cargador pasa al modo de tensión constante. En este modo, el cargador mantiene una tensión fija mientras la corriente disminuye gradualmente. Al iniciarse este paso, un indicador LED parpadeará con una luz amarilla. El cargador sigue en modo de tensión constante hasta que la corriente disminuya y alcance un nivel de corte definido o hasta que concluya el tiempo establecido por el temporizador de tensión constante. Al finalizar esta etapa, la batería está cargada por completo.
• Paso 3 – Carga completa: Cuando la batería está totalmente cargada y la corriente ha caído hasta cero, un indicador LED pasa a ser verde. En este punto, el cargador puede seguir conectado a la batería sin riesgo alguno. Si la tensión de la batería desciende luego hasta menos de 0,1V por celda, el cargador iniciará un nuevo ciclo de carga automáticamente.

Para alcanzar los máximos niveles de rendimiento y longevidad del cargador y de la batería, es importante aplicar los criterios expuestos a continuación.

En primer lugar, no deje un cargador “automático” no regulado conectado a la batería toda la noche a menos que se apague por completo cuando finalice la carga. La carga continua bajo estas condiciones puede someter las celdas a un estrés excesivo y acortar la vida útil. Es igual de importante asegurarse de que la tensión de carga nunca supere las especificaciones del fabricante. El control preciso de la tensión impide la formación de litio metálico en el electrodo negativo, el cual puede afectar a la capacidad de la batería y al rendimiento en general.

El almacenamiento apropiado y las condiciones de funcionamiento adecuadas también desempeñan un papel fundamental para mantener la batería en buen estado. Para ello es necesario almacenar las baterías en un lugar bien ventilado cuya temperatura ambiente esté por debajo de 25°C. La exposición a temperaturas más altas acelera el envejecimiento: cada incremento de 5°C por encima de 35°C provoca una reducción significativa de la vida útil prevista. Se debe impedir la carga en entornos extremos, concretamente a temperaturas inferiores a 0°C o superiores a 45°C, ya que pueden comprometer la seguridad y la eficiencia.

Al planificar un ciclo de carga hay que calcular meticulosamente el tiempo total requerido. Como norma general, divida el valor de amperios-hora de la batería entre la corriente nominal del cargador (en amperios) y añada una o dos horas para culminar la carga. Para obtener los mejores resultados, el dispositivo debería apagarse o desconectarse de la batería durante la carga. Una carga en paralelo puede afectar a la capacidad del cargador de reducir la corriente correctamente y podría impedir que la batería alcanzara su máxima capacidad.

También es importante destacar que no todos los cargadores aplican una limitación completa de la carga. En algunos casos, es posible que la batería no esté totalmente cargada incluso cuando muestre la señal de ‘lista’. Para preparar una batería de cara a su almacenamiento, compruebe siempre que está parcialmente cargada. Un estado de la carga del 40 al 50 por ciento se considera ideal para minimizar la degradación a largo plazo.

Por último, los ajustes de la tensión de carga se deberían basar en la tensión real del terminal de la batería en lugar del valor supuesto o interpretado por el propio cargador. Esto garantiza la exactitud y ayuda a impedir el desgaste prematuro o la finalización incorrecta de la carga.

Los estudios han demostrado que la carga a una tensión algo más baja puede incrementar enormemente el número de ciclos que se pueden aprovechar de una batería. Se ha demostrado que la carga a 4,1V en lugar de 4,2V (que equivale a una carga aproximada del 90%) añade un 50% o más ciclos a una batería a lo largo de toda su vida útil. Para llevarlo a cabo necesitará un cargador con unas mayores especificaciones.