paquete de baterías

Un paquete de baterías es un conjunto de celdas de batería individuales conectadas en serie, en paralelo o en una combinación de ambas, diseñado para suministrar energía eléctrica a un voltaje y capacidad específicos a una carga o dispositivo. Las celdas suelen estar alojadas en una carcasa de plástico o metal con conexiones de terminales y, en las aplicaciones industriales modernas, casi siempre se combinan con un sistema de gestión de batería (BMS) que monitorea el estado de la celda, la temperatura y el estado de carga.

La configuración determina la salida eléctrica. La conexión en serie multiplica el voltaje: cuatro celdas de iones de litio de 3.7V en serie producen 14.8V. La conexión en paralelo multiplica la capacidad y la capacidad de corriente mientras mantiene el voltaje constante: cuatro celdas en paralelo a 3.7V aún producen 3.7V, pero entregan cuatro veces la capacidad de amperios-hora. Los paquetes industriales a menudo usan una topología mixta, a veces llamada disposición 2S2P (dos cadenas en serie, cada cadena con dos celdas en paralelo), para equilibrar el voltaje, la capacidad y la entrega de corriente frente a los desafíos de costo y gestión térmica.

Químicas comunes y límites prácticos

El ion de litio domina los paquetes de baterías industriales hoy en día debido a su alta densidad de energía, alrededor de 150 a 250 vatios-hora por kilogramo, dependiendo de la química. Los paquetes de plomo-ácido más antiguos, que todavía se encuentran en fuentes de alimentación ininterrumpida e iluminación de emergencia, entregan alrededor de 40 a 50 vatios-hora por kilogramo, pero cuestan mucho menos y toleran mejor el abuso físico. Los paquetes de hidruro metálico de níquel aparecen en algunas herramientas industriales inalámbricas y vehículos híbridos. La elección de la química determina la vida útil del ciclo, la tasa de autodescarga, el rango de temperatura de funcionamiento y el comportamiento de seguridad en condiciones de falla.

El sistema de gestión de batería no es opcional en los paquetes industriales modernos. Mide el voltaje individual de la celda, la corriente del paquete y la temperatura utilizando redes de detección resistivas y termistores. El BMS impone el voltaje máximo de carga, evita la sobredescarga, equilibra los voltajes de las celdas para igualar el desgaste y corta la energía si alguna celda excede los límites operativos seguros. Sin estas protecciones, las celdas de iones de litio pueden entrar en fuga térmica, una reacción en cadena que genera calor, ventilación y, ocasionalmente, fuego.

Los paquetes de baterías aparecen en todas partes donde el equipo industrial exige energía portátil o temporal: carretillas elevadoras, vehículos eléctricos, sistemas de energía de respaldo, herramientas eléctricas e iluminación de salida de emergencia. La vida útil de un paquete se mide en ciclos de carga, típicamente de 500 a 3000 ciclos para el ion de litio, dependiendo de la profundidad de descarga y la temperatura de funcionamiento. La capacidad disminuye irreversiblemente a medida que el electrolito se degrada y los electrodos desarrollan resistencia; un paquete a menudo se considera al final de su vida útil cuando la capacidad cae al 80 por ciento de su clasificación original, aunque algunas aplicaciones toleran una mayor degradación.