El trabajo pionero de las baterías de litio comenzó en 1912 bajo la dirección de GN Lewis, pero no fue hasta principios de la década de 1970 que las primeras baterías de litio no recargables comenzaron a utilizarse comercialmente. El litio es el más ligero de todos los metales y proporciona el mayor potencial electroquímico y la mayor densidad de energía en peso.
Los intentos de desarrollar baterías de litio recargables fracasaron debido a problemas de seguridad. La investigación se centró en el uso de iones de litio en lugar de litio metálico en baterías de litio no metálicas debido a la inestabilidad inherente del litio metálico, especialmente durante la carga. Aunque la densidad de energía era ligeramente menor que la del litio metálico, los iones de litio son seguros siempre que se tomen ciertas precauciones durante la carga y descarga. En 1991, Sony comercializó la primera batería de iones de litio. Otros fabricantes siguieron su ejemplo.
Los iones de litio suelen tener el doble de densidad energética que el níquel-cadmio estándar. Tiene el potencial de una densidad de energía aún mayor. Sus características de descarga son bastante buenas y su rendimiento es similar al del níquel-cadmio. El alto voltaje de la batería de 3,6 voltios permite diseños de paquetes de baterías que utilizan una sola celda. La mayoría de los teléfonos móviles actuales funcionan con una sola batería. Un paquete a base de níquel requeriría tres celdas de 1,2-voltios conectadas en serie.
La batería de iones de litio es una batería de bajo mantenimiento, una ventaja que la mayoría de otras químicas no pueden reclamar. No hay memoria y no se requieren ciclos programados para prolongar la vida útil de la batería. Además, la autodescarga es menos de la mitad en comparación con la del níquel-cadmio, lo que hace que los iones de litio sean muy adecuados para las aplicaciones modernas de medición de combustible. Las celdas de iones de litio causan poco daño cuando se desechan.
A pesar de las ventajas generales de los iones de litio, tienen sus desventajas. Es frágil y requiere un circuito de protección para mantener un funcionamiento seguro. Integrado en cada paquete, el circuito de protección limita el voltaje máximo de cada celda durante la carga y evita que el voltaje de la celda caiga demasiado durante la descarga. Además, el circuito de protección monitorea la temperatura de la batería para evitar extremos. La mayoría de los paquetes tienen una clasificación de 1C a 2C, siendo 1C igual a la capacidad nominal de la batería en una hora. Esta protección aumenta el coste de producción.
El envejecimiento es una preocupación para la mayoría de las baterías de iones de litio y muchos fabricantes guardan silencio sobre este tema. Después de un año, la batería pierde aproximadamente el 20 por ciento de su capacidad por año, independientemente de si se usa o no. El envejecimiento se produce más rápido a temperaturas más altas. El almacenamiento en un lugar fresco ralentiza el proceso de envejecimiento de los iones de litio (y otras sustancias químicas). Los fabricantes recomiendan el almacenamiento a 15 grados (59 grados F). Además, la batería debe cargarse parcialmente durante el almacenamiento, con un valor de carga recomendado del 40 por ciento.
En términos de costo versus densidad de energía, la celda cilíndrica de iones de litio 18650 es la batería más económica y se utiliza para informática móvil y otras aplicaciones que no exigen una geometría ultradelgada. Para geometrías más delgadas, el ion de litio prismático ofrece el mejor compromiso entre relación costo-energía y factor de forma.
Ventajas
- Alta densidad de energía: potencial para capacidades aún mayores.
- No necesita cebado prolongado cuando es nuevo. Una carga regular es todo lo que se necesita.
- Autodescarga relativamente baja: la autodescarga es menos de la mitad que la de las baterías a base de níquel.
- Bajo mantenimiento: no se necesita descarga periódica; no hay memoria.
- Las celdas especiales pueden proporcionar una corriente muy alta para aplicaciones como herramientas eléctricas.
Limitaciones
- Requiere circuito de protección para mantener el voltaje y la corriente dentro de límites seguros.
- Sujeto a envejecimiento, incluso si no se utiliza: el almacenamiento en un lugar fresco con una carga del 40% reduce el efecto de envejecimiento.
- Restricciones de transporte: el envío de cantidades mayores puede estar sujeto a control reglamentario. Esta restricción no se aplica a las baterías de mano personales.
- Caro de fabricar: aproximadamente un 40 por ciento más caro que el níquel-cadmio.
- Aún no está completamente maduro: los metales y los productos químicos cambian constantemente.