Existen numerosos tipos de baterías de litio. En realidad, cuando decimos que un dispositivo o un vehículo o embarcación se alimenta con baterías de litio no estamos siendo nada específicos, tan solo que no se trata de baterías de plomo. Principalmente hay 3 tipos de baterías a base de iones de litio según el material catódico con el que funcionen:
- Óxido de cobalto
- Óxido de manganeso
- Fosfato de hierro
Óxido de cobalto, LCO
- Ventajas: muy alta densidad energética
- Inconvenientes: muy peligrosa, menor vida útil, metal raro: cobalto
- Aplicaciones: herramientas de mano de baja potencia
Níquel, manganeso y cobalto, NMC
- Ventajas: densidad energética elevada, larga vida útil
- Inconvenientes: seguridad intermedia, metal raro: cobalto
- Aplicaciones: tracción (vehículos) y sistemas de almacenamiento de energía
Fosfato de hierro, LFP o LiFePO4
- Ventajas: larga vida útil, muy segura, capacidad de entregar alta potencia
- Inconvenientes: densidad energética ligeramente inferior a NMC
- Aplicaciones: tracción (vehículos), almacenamiento en plantas de energía renovable, back-ups y como baterías estacionarias
BATERÍAS DE LITIO LiFePO4
En la actualidad las más utilizadas en casi todos los ámbitos, especialmente como baterías de tracción, son las de fosfato de hierro ya que presentan numerosas ventajas (a pesar de que no son las que más densidad energética ofrecen):
- Entregan potencias elevadas, por lo general son capaces de soportar descargas y cargas de 1C, es decir, su capacidad nominal en amperios durante 1 hora.
- Vida útil de unos 2000 ciclos suele ser lo habitual que están ofreciendo la mayoría de fabricantes de estas baterías
- Potencia constante durante la descarga: incluso sometidas a altas corrientes, la tensión entre sus bornes se mantiene prácticamente constante durante todo el ciclo de descarga
- Profundidades de descarga elevadas: en general, las baterías de litio pueden descargarse hasta un 90% sin consecuencias sobre su vida útil.
Las baterías LiFePO4 se inventaron en 1996 y se están implementando cada vez más en el mercado. Estas baterías, como todas las demás, consisten en un conjunto de celdas individuales unidas en serie y paralelo hasta obtener la capacidad y tensión deseadas. Como media, una celda de LiFePO4 tiene una diferencia de potencial de unos 3.2V, por lo que con 16 celdas se obtiene una batería de 51.2V para las aplicaciones de 48V como la propulsión eléctrica para pequeñas embarcaciones.
Lo más importante en este tipo de baterías –además de su calidad constructiva y de los materiales empleados- es que deben contar con un sistema de gestión que monitoriza cada una de las celdas para asegurarse de que están trabajando en condiciones óptimas y protegerlas de:
- Descargas completas, por debajo de los 2.0V generalmente
- Exceso de tensión en el proceso de carga
- Exceso de temperatura
- Sobrecorriente en la carga o descarga
Este sistema, denominado BMS Battery Monitoring System es un sistema electrónico y es la clave para la protección y el correcto funcionamiento de las baterías. Tiene la capacidad de apagar la batería para protegerla en caso de que algún parámetro se salga de los valores adecuados. Este BMS puede ser interno o externo, en cuyo caso veremos que la batería cuenta con un terminal para cables de datos por donde se establece la comunicación entre cada celda de la batería, el BMS y, por lo general, el cargador.