Proceso de Prueba de Baterías de Iones de Litio
Si desea una descripción general rápida de cómo se ve el proceso, estos 7 pasos explican cómo probar y calificar celdas.
Si está buscando una descripción más detallada de cómo se ve cada paso, consulte este artículo.
Los procedimientos de prueba para las baterías de iones de litio desempeñan un papel crucial en la evaluación del rendimiento y la confiabilidad de la batería. Ya sea utilizado en dispositivos electrónicos portátiles o vehículos eléctricos, el rendimiento de las baterías de iones de litio debe someterse a pruebas exhaustivas en diversas condiciones.
Aquí, presentaremos una serie de pasos para probar las baterías de iones de litio con el fin de garantizar su excelente rendimiento en aplicaciones del mundo real.
Proceso de Prueba de Baterías de Iones de Litio
Paso 1: Extracción
Iniciar el proceso de recuperación de las celdas de ion de litio implica la eliminación inicial del paquete de batería de su carcasa original.
Por lo general, esta extracción se realiza con herramientas como alicates o cortadores de alambre, desmontando minuciosamente el paquete de batería para recuperar las celdas. Después de la extracción, se realiza una inspección visual de las celdas para evaluar su estado.
Paso 2: Inspección Visual
Tras retirar las celdas del paquete de batería, se realiza una minuciosa inspección visual para verificar su integridad física y la ausencia de indicadores de fugas. Este paso es de suma importancia para garantizar la seguridad y confiabilidad de las celdas.
Una inspección visual exhaustiva suele ser suficiente para identificar y separar las celdas que muestran signos de deterioro significativo. Es esencial examinar las celdas en busca de indicadores comunes de degradación, como abolladuras, que son poco frecuentes en las celdas cilíndricas, y evidencia de sustancias secas.
Cualquier celda que presente indicios de daño, como grietas, abolladuras o fugas, debe ser descartada de inmediato. Es importante destacar que no todas las marcas y decoloraciones son signos de daño, ya que algunas pueden resolverse con una limpieza adecuada. Si bien un arañazo menor en el revestimiento de la celda puede no plantear preocupaciones significativas, una celda que esté hinchada, goteando o descolorida debe ser descartada de inmediato. En caso de fuga, puede desprender un olor ligeramente dulce.
Paso 3: Limpieza
La siguiente fase de este procedimiento implica la limpieza meticulosa de las celdas para eliminar cualquier residuo de pegamento, papel o cinta que se haya utilizado previamente para asegurar el paquete de baterías. Esta operación de limpieza tiene como objetivo reducir la resistencia adicional al contacto y prevenir la posible contaminación que podría comprometer el rendimiento de las celdas.
El proceso de limpieza se puede realizar utilizando un solvente adecuado o una solución de limpieza especializada, adaptada a la naturaleza del residuo presente. Un cepillo de metal abrasivo puede resultar invaluable en este proceso. En casos en los que las sustancias adhesivas, como la cinta adhesiva y el pegamento caliente, presenten dificultades durante la remoción, la aplicación de calor controlado mediante una pistola de calor puede facilitar la separación.
Es importante tener precaución al usar el calor, ya que una exposición prolongada puede ser perjudicial para las celdas de la batería. Por lo general, una breve aplicación de calor en la superficie es suficiente para aflojar los adhesivos y pegamentos. Una vez que las celdas se han limpiado meticulosamente, están listas para la fase de carga.
Paso 4: Carga
Luego de la minuciosa limpieza de las celdas, proceda a cargarlas hasta su capacidad total, mientras monitorea cuidadosamente sus temperaturas.
Este paso desempeña un papel fundamental en la evaluación de la salud general de la celda y la verificación de su capacidad para retener una carga.
Si alguna celda muestra un calor anormal durante el proceso de carga o no retiene su carga, es imperativo desecharla de inmediato.
Estas observaciones pueden ser indicativos de daño en la celda o defectos de fabricación, lo que las hace inseguras para su uso continuo.
Una vez que la celda alcanza su carga completa, puede evaluar su comportamiento de auto-descarga.
Paso 5: Prueba de Autodescarga
Deje que las celdas completamente cargadas permanezcan inmóviles durante aproximadamente una semana.
Este período de espera tiene como finalidad evaluar la capacidad de las celdas para retener su carga con el paso del tiempo.
Aquellas celdas que muestren una caída de voltaje que exceda los 0.1 voltios después de una semana de almacenamiento deben ser desechadas de inmediato.
Después de confirmar que las celdas no presentan problemas de autodescarga, puede proceder con la prueba de capacidad.
Paso 6: Prueba de Capacidad
La siguiente fase del proceso implica llevar a cabo una prueba de capacidad en las celdas y etiquetarlas para confirmar su capacidad de almacenar la cantidad de energía especificada.
Este paso es de suma importancia para evaluar la viabilidad de las celdas.
Aquellas celdas que caigan por debajo del 90% de la capacidad original del fabricante pueden no tener el potencial para suministrar suficiente energía en aplicaciones prácticas.
Después de cargar completamente las celdas, se dejan sin ser alteradas durante una semana completa.
Si la tensión de alguna celda disminuye en más de 0.1 voltios durante ese tiempo, es necesario desechar las celdas afectadas.
- Importancia de las Pruebas de Capacidad
Las pruebas de capacidad son de gran importancia debido a su relevancia directa en el funcionamiento de los Sistemas de Gestión de Baterías (BMS).
La falta de uniformidad en la capacidad entre grupos de celdas puede resultar en que un grupo alcance una carga completa o se descargue antes que los demás.
Para garantizar la seguridad, el BMS desconectará la batería si algún grupo de celdas individual se acerca a los umbrales de sobre descarga o sobre carga.
- Factores que Causan la Disminución de Voltaje en Baterías Defectuosas con el Tiempo
Uno de los factores principales que contribuyen a la gradual disminución de voltaje en baterías en deterioro es la descarga interna.
A medida que una celda experimenta desgaste, sus electrodos se desplazan lentamente hacia el uno al otro. Aunque la celda incorpora mecanismos para evitar el contacto directo, este fenómeno eventualmente ocurre. Conduce a una descarga interna gradual en la celda, que se intensifica con el tiempo.
- ¿Los cilindros 18650 de alta calidad también experimentan una reducción de voltaje?
En efecto, lo hacen, aunque en menor medida.
Varios factores contribuyen a la reducción gradual del voltaje en las baterías con el tiempo.
Todas las celdas manifiestan cierto grado de auto descarga, pero en el caso de las celdas robustas, este proceso ocurre a un ritmo notablemente lento.
Se espera una disminución de voltaje de aproximadamente entre 0.5% y 2% al mes para una celda bien mantenida.
Paso 7: Pruebas de Resistencia Interna (IR)
La Resistencia Interna en Serie (ISR) se erige como el indicador supremo del Estado de Salud (SoH) de una celda de batería. Este paso tiene como objetivo evaluar el grado de variación con respecto a los parámetros especificados por el fabricante en un aspecto crucial.
Aquellas celdas que se desvíen significativamente de las especificaciones del fabricante deben ser descartadas debido al riesgo de generación excesiva de calor.
Una resistencia más baja equivale a una menor caída de voltaje cuando la celda funciona bajo carga. Esto, a su vez, mitiga la acumulación de calor, extendiendo en última instancia la vida útil de la celda y, en consecuencia, la longevidad del paquete de batería.
Por estas razones, cada celda restante se somete a pruebas de IR, y los resultados se comparan con la hoja de especificaciones del fabricante.
Cualquier celda que muestre una desviación sustancial con respecto a los valores especificados por el fabricante debe ser excluida de inmediato.
- Importancia de la Uniformidad de la ISR en Todas las Celdas
La Resistencia Interna en Serie (RIS) de una celda dicta tanto su temperatura de funcionamiento como la magnitud de la caída de voltaje que experimenta bajo una carga determinada. Por lo tanto, si uno de los grupos P contiene una celda con una RIS significativamente más alta que las demás, presentará una caída de voltaje más pronunciada.
Consecuentemente, esto resulta en la transferencia de energía de las celdas que funcionan bien a las que no lo hacen, agravando aún más el problema. Es fundamental tener en cuenta que un aumento en la temperatura de una celda conlleva un aumento en su resistencia. Esto prepara el terreno para un ciclo de retroalimentación positiva potencialmente peligroso, acelerando en última instancia el fallo de su paquete de baterías.
Además, si un grupo paralelo contiene una celda con una RIS excepcionalmente alta, puede provocar que el Sistema de Gestión de Baterías (BMS) apague el paquete de baterías mucho antes de que se agoten los otros grupos paralelos.
Si desea obtener más información sobre los factores que pueden causar fallos en los paquetes de baterías, le recomendamos consultar el artículo nosotro: ¿Por qué no funciona correctamente el paquete de baterías de 18650?
Cómo Comprobar si una Batería 18650 Está Defectuosa
(1) Presencia de daños visibles como hinchazón, abolladuras o signos de fluidos secos o con fugas: Si la batería muestra algún daño físico o signos de fuga, es probable que la batería esté comprometida y debe evitarse.
Una celda de batería hinchada es particularmente peligrosa, ya que la hinchazón indica una acumulación de calor y gas dentro de la celda.
La acumulación excesiva de calor y gas puede provocar la liberación de llamas o, en casos extremos, incluso una explosión.
(2) Si percibes un olor dulce:La presencia de cualquier perforación o agujero en una celda es un problema de gran preocupación.
Los agujeros pueden deberse a impactos físicos o daños internos. Comprometen la integridad del electrolito utilizado para separar los lados negativo y positivo de las baterías de iones de litio.
Por lo tanto, si percibes un olor inusual, ligeramente dulce, indica que el electrolito de la celda ha filtrado o está filtrando y debe desecharse de manera segura.
Si la tensión de una celda cae por debajo de 2.6 voltios o supera los 4.2 voltios, indica que la celda de la batería ha experimentado algún tipo de estrés o daño.
Cualquier batería que permanezca fuera de este rango de voltaje durante algún tiempo es probable que desarrolle problemas.
NOTA: Si la tensión de una celda supera los 4.2 voltios, representa un peligro para la seguridad y debe desecharse inmediatamente.
(3) Si la realización de una prueba de carga resulta en una caída de voltaje sustancial o si la caída de voltaje muestra una variación significativa entre las pruebas, podría ser indicativo de una batería débil o con una resistencia interna elevada.
(4) Cuando la capacidad de la celda cae por debajo del 10% de su capacidad nominal, sirve como un fuerte indicador de una batería deficiente que tendrá una vida útil reducida y podría sobrecalentarse.
(5) Si la resistencia de la celda supera significativamente los 50 miliohmios, esencialmente significa que la batería está comprometida y no funcionará según los estándares esperados.
Cómo comprobar si una batería 18650 está en buen estado:
(1) Ausencia de daños visuales, como abolladuras, hinchazón o indicios de sustancias derramadas: Si la batería luce sin daños y no hay señales de fugas, es probable que la batería esté en buen estado y se pueda utilizar de manera segura
(2)Voltaje dentro del rango de 2.6 a 4.2 voltios: Un voltaje de batería dentro de este intervalo, de 2.6 a 4.2 voltios, generalmente indica que la celda no ha experimentado un estrés o daño significativos.
(3) Una prueba de carga que no produce una disminución de voltaje sustancial o errática: Cuando el voltaje de la batería se mantiene estable durante las pruebas de carga, generalmente indica que la celda está funcionando adecuadamente y puede cumplir con los estándares esperados.
(4) La capacidad de la celda se encuentra dentro de un rango del 10% de su capacidad nominal: Cuando la capacidad de la batería se mantiene dentro de un rango del 10% de su capacidad especificada, sugiere que la batería no ha experimentado un número excesivo de ciclos de carga. Esto generalmente indica que la celda tiene varios años adicionales de vida útil operativa.
(5) La resistencia de la celda se sitúa dentro del rango de 30 a 50 miliohms: Si la resistencia de la batería se encuentra en el rango de 30 a 50 miliohms, puede ser un indicativo de que la batería aún se encuentra en una condición satisfactoria y es capaz de funcionar de manera efectiva.
Conclusión
Cuando se trabaja con celdas 18650, es imperativo adquirir las habilidades necesarias para examinar meticulosamente las celdas en busca de daños visuales, evaluar las fluctuaciones de voltaje y llevar a cabo evaluaciones exhaustivas de carga y descarga para cada celda individual.
Es fundamental tener en cuenta que un conjunto de celdas de batería de iones de litio, con disparidades en la capacidad y resistencia interna, puede dar lugar a resultados deficientes o potencialmente peligrosos.
Esperamos que este artículo le proporcione conocimientos valiosos sobre el proceso de prueba independiente de las celdas 18650.
