¿Por qué las pilas alcalinas, de NiMH y de iones de litio se miden de forma diferente (mAh, mWh, etc.)?

Question

Mirando en Amazon, parece que los diferentes tipos de baterías tienen medidas diferentes:

¿Alguien sabe por qué?

• Li-ion se miden en mWh
  • 1200mWh ALTIZURE (Cheap-Os)
  • 3200mWh Deleepow
  • 3000mWh AmpTorrent
• Las NiMH se miden en mAh
  • 2000mAh Eneloop
  • 2800mAh EBL
• Los alcalinos suelen ser no se ha medido
  • Duracell "de larga duración"
  • Energizador "Longest Lasting" (más duradero)

Supongo que Alcalinos no se miden por algún tipo de razón histórica con los departamentos de marketing?

... o es que los alcalinos son tan místicos y poco fiables que darles una medida es demasiado agresivo? ¿O es que el cambio a las no tóxicas / sin mercurio fue un movimiento tan malo en el rendimiento que las mediciones tuvieron que ser eliminadas en los años 90 para que la gente no lo supiera?

Quizás NiMH se miden en mAh porque la tensión puede ser muy grande y los mWh no tienen sentido?

Son Li-ion ¿se miden en mWh porque eso es más coherente con las mediciones de las no-baterías y sí entregan un voltaje fiable?

Answer 1

Es marketing, como los vatios PMPO. Los números grandes venden.

Si la batería tiene 1,2V nominales, no habrá una gran diferencia entre los números de W.h y A.h.

Pero si la batería es de 3,6V nominales, el número de W.h será 3,6 veces mayor que el número de A.h. Así que una batería de 1200 mWh 3,6V suena mucho mejor que una batería de 330 mAh... aunque sea la misma batería por supuesto, apuesto a que una descripción vende más producto que la otra...

Es como los LEDs de ebay. 20000 milicandelas, ¡vaya! (y un lumen).

Cualquier batería puede medirse en W.h o A.h.

A.h es más relevante si la carga consume una corriente constante.

W.h es más relevante si la carga consume una potencia constante (por ejemplo, utiliza un DC-DC de conmutación).

Las alcalinas normalmente no están clasificadas en mAh porque 1) la resistencia interna es un poco alta, por lo que la capacidad disminuye con una corriente de carga alta. Por lo tanto, una sola cifra de capacidad sólo sería correcta para una determinada corriente de carga. Y 2) dado que casi todas las pilas alcalinas son iguales, ¿cómo diablos iban a venderte las de "marca" por 5 veces el precio de las de "gama baja" si sabías que tenían la misma capacidad? .......

Además, no hay ninguna célula 18650 en el mercado con más de unos 4000mAh de capacidad, y normalmente ronda los 3000-3600, por lo que todas las células "9999mAh" son falsas. Son básicamente "lo que encontramos y pudimos pegar una etiqueta". Hay toneladas de baterías falsificadas a la venta, especialmente de litio. Mi opinión personal es que si alguien miente en la capacidad, tampoco voy a confiar en que venda un producto seguro.

Answer 2

Es complejo, y algunas de las respuestas son "blandas" y algunas de sus suposiciones son (razonablemente) inexactas.

Los Li-ion se miden en mWh

Las células de iones de litio se miden frecuentemente en capacidad de mAh.
Las baterías de iones de litio (1 o más celdas) suelen tener marcas de mWh y mAh.
Tampoco es una medida segura de lo que recibirá el usuario.
Ambos son útiles.
(cf. George Box "Todos los modelos son erróneos, algunos modelos son útiles")

Una célula de LiIon tiene una tensión media de 3,6 a 3,7V.
Si se multiplica el valor de mAh x 3,6 o 3,7 se obtiene la capacidad en Wh.
La verdadera capacidad en Ah de CUALQUIER batería depende del perfil de uso: corriente constante, potencia constante, drenaje pulsado de X amperios durante xx ms cada xxx ms, etc.
El LiIon está relativamente cerca en los índices de mAh a través de su rango de capacidad en comparación con algunos otros químicos.

Una célula de LiIon en aplicaciones de baja o media potencia (por ejemplo, tiempos de descarga totales de horas) tiene una salida de 4,2 V o/c totalmente cargada y digamos 3V totalmente descargada a corrientes ligeras o típicas.
Vmean es digamos 3.6V.
Si se descarga a una potencia constante de, por ejemplo, 10W, entonces
a 4,2V I = P/V ~= 2,4A y
a 3V I = P/V = 10/ 3 = 3,33 A.
Es decir, un cambio de 2,5:3,3 ~= 0,75:1 o 1,33.

Si se utiliza una clasificación de mAh, entonces una célula de 6Ah dará
t = Ah/I = 6/3,3 o 6/2,5
\= 1,8 horas o 2,4 horas en los extremos actuales, y en la práctica en algún punto intermedio.

La misma célula tendrá probablemente un valor de Wh = Ah x 3,6V = 6 x 3,6 = 21,6 Wh.
Tiempo de funcionamiento = Wh/P = 21,6/10 = 2,6 horas.
En este caso, es probable que el tiempo de funcionamiento real no coincida exactamente con el anterior, pero es probable que se acerque o supere la cifra de 2,6 horas.

Si la descarga fue a corriente constante se aplican otros cálculos.
Digamos que ponemos 10W a 3,6V =~ 2,75A
A 4,2 V, P = V x I = 4,2 x 2,75 = 11,6 W
A 3V, P = 3 x 2,75 = 8,25W
La capacidad de Ah da una vida de descarga de t = Ah/I = 6/2,75 = 2,18 horas
El índice de Wh da un tiempo de t = Wh/P_V3,6 = 21,6 / 10 = 2,16 horas.
Casi.
Ninguna de las dos cosas puede ser correcta.

A medida que se extrae más corriente de una célula de LiIon (o de cualquier otra) el voltaje caerá. El voltaje de los terminales dependerá del estado de carga, la corriente, la capacidad, el historial, ... . Un voltaje es menor o mucho menor a un drenaje muy alto, el voltaje de terminación elegido afectará a la capacidad aparente de mAh.

Y más

Por lo tanto, los Wh de una batería de LiIon de un proveedor de confianza son los Wh aproximados que se consiguen con un uso típico en una aplicación típica. Una batería de un ordenador portátil puede (o no) tener un valor diferente al de una batería de una pared eléctrica, un vehículo eléctrico o una herramienta eléctrica.

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Las NiMH se miden en mAh

Es más probable que sea cierto.
Las NimH tienen una curva de tensión de descarga mucho más plana en todo su rango de capacidad.
Normalmente se toma Vmin = 1V o incluso más.
Vavg puede estar en torno a 1,2V con cargas bajas o medias y entre 1,2 y 1,15V a medida que aumenta la carga, y más bajo con cargas muy pesadas.

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Los alcalinos no suelen medirse

En gran parte es cierto.
Los fabricantes de renombre disponen de hojas de datos con información amplia o extremadamente amplia. Aquellos que conocen el detalle de sus necesidades y desean diseñar para una aplicación suelen estar bien servidos.
Los que desean poner un nuevo juego de pilas se dirigen al departamento de marketing.

Las mejores pilas alcalinas AA están hoy en día a la par en mAh con las mejores pilas AA NimH.
La capacidad real puede depender en gran medida de la aplicación y las condiciones. Las corrientes nulas/bajas/medias/altas, las cargas pulsadas frente a las intermitentes frente a las continuas, etc., alteran los resultados.

Si usted es un usuario final y quiere una batería de buen rendimiento, entonces "larga duración" y "mayor duración" son menos importantes que el nombre de la marca. Los índices de mAh o Wh serían una guía, pero no mejor que el nombre de la marca para la mayoría de los usuarios.

Para las pilas AA de mayor duración y energía, las pilas primarias de litio de Eveready parecen ser actualmente "eso". Tienen una curva de descarga muy plana a voltajes más altos que las alcalinas en todo el rango de descarga.

Personalmente, nunca compro alcalinas de primera marca, ya que he comprobado que las alcalinas "de confianza "*, vendidas en volumen, proporcionan una mejor capacidad energética por cada dólar.

• Confiable:
  Suelen ser los que venden las grandes cadenas de tiendas o los grandes establecimientos.
  Debe pesar >= 20 gramos. 23g mejor. Más, mejor aún.

"Nuevo" Vo/c alcalino:

1,65V+ Nuevo nuevo.
1,6 - 1,65 V - 0-6 meses. Tal vez 1 año desde la fabricación.
1,55 - 1,6V - 12 -24 meses. Tal vez más.
Menos de 1,55V - No son alcalinas o son muy antiguas.

Answer 3

No todas las cargas son de potencia constante o resistencia constante o corriente constante o constante en cualquier otra categoría, ya que la tensión cae al 20% y los efectos de doble capa en todas las baterías, así como los productos de doble C (Faradios) y ESR (miliohmios) afectan más a las reducciones de capacidad de alto drenaje.

Exprimir el último 10% del SoC puede suponer una caída del 30% de la tensión inicial, lo que para cargas de potencia constante se traduce en un aumento de la corriente superior al 30%.

No existe una métrica perfecta, pero muchos gráficos de R,P,I constantes ayudan a predecir la capacidad.

Más importante que la capacidad de uso único podría ser la capacidad de vida útil que, como informa la Universidad de las Baterías, puede ampliarse significativamente reduciendo el uso entre el 50 y el 90% con algo así como 10 veces los ciclos de carga frente al uso de 0 a 100% del estado de carga.

Para una perspectiva más amplia comparando todas las baterías

El litio tiene una eficiencia culombiana mucho mayor que el NiMH, pero el mWh es un valor más útil como unidad de energía.

Los litios suelen tener una caída de tensión del 20%, de 3,8 a 3,0 Las de NiMH suelen estar preparadas para una caída de tensión del 30%, de 1,3 a 0,9 V, pero sólo del 20% en cadenas grandes para evitar la V inversa.

Las alcalinas tienen una muy buena calificación de mAh, sólo que no se anuncia a los consumidores en Amazon. Comprando en Amazon, EBay, etc. no espere encontrar ninguna especificación de ingeniería decente en estos canales de compra. Cuidado con el comprador. Vaya al sitio web del OEM.

https://www.duracell.com/en-us/techlibrary/product-technical-data-sheets
http://data.energizer.com/pdfs/e91.pdf <= ~ 5Wh @ 25mA para AA de 1,5 a 0,9V o 40% de caída de V.

Answer 4

La capacidad de las pilas alcalinas depende demasiado de la carga, es demasiado compleja para que el consumidor medio la entienda y la diferencia entre marcas es pequeña. Las pilas AA de litio primarias (no recargables) tienen una capacidad más estable, pero están orientadas al mismo mercado.

La capacidad de las pilas NIMH es bastante estable bajo carga. Existe un equilibrio entre la capacidad, la autodescarga y el ciclo de vida (y el precio), por lo que a menudo se recomiendan baterías de baja autodescarga con un ciclo de vida alto, aunque su capacidad sea inferior. Las baterías de iones de litio con un convertidor buck incorporado mantienen alrededor de 1,5 V durante toda la duración de la descarga, por lo que clasificarlas en mAh a 1,5 V resultaría desfavorable al compararlas con las de NiMH de 1,2 V nominales, ya que tienen una célula de litio más pequeña en su interior, ya que el convertidor necesita algo de espacio, por lo que su capacidad en Wh es inferior a la de una célula de iones de litio de 14500 del mismo tamaño. El reciente aumento de la capacidad de este tipo de baterías se debe principalmente a la mejora de los procesos de producción de las empresas chinas de celdas, ya que las grandes empresas occidentales de li-ion no están muy interesadas en los formatos de celdas pequeñas.

Puede encontrar los resultados de las pruebas de varios tipos de pilas en lygte-info Los resultados de AA se pueden encontrar en el Comparador AA/AAA .

Para una Ikea 23050 AA (alcalina) la capacidad aproximada y la energía medida a diferentes cargas fueron:

• 0,01A: 3,1Ah -
• 0,1A: 2,6Ah 3,2Wh
• 0,2A: 2,05Ah 2,5Wh
• 0,5A: 1,25Ah 1,45Wh
• 1.0A: 1.0Ah 1.1Wh
• 2,0A: 0,85Ah 0,85Wh

Energizer "Ultimate" Lithium AA no recargable (2019):

• 0,1A: 3,6Ah 5,25Wh
• 2,0A: 2,9Ah 3,3Wh

1900mAh Eneloop (NiMH de baja autodescarga):

• 0,1A: 1,9Ah 2,45Wh
• 2,0A: 1,8Ah 2,15Wh

2700mAh Powerex (NiMH de baja autodescarga pero en menor medida que las Eneloops):

• 0,1A: 2,55Ah 3,25Wh
• 2,0A: 2,4Ah 2,75Wh

3000mWh Kentli (li-ion con convertidor buck incorporado a 1,5V):

• 0,1A: 2,0Ah 3,0Wh
• 2,0A: 1,5AH 2,25Wh

A modo de comparación, un 3.7V 1000mAh Keeppowers 14500 (li-ion):

• 0,1A: 0,98Ah 3,6Wh
• 2,0A: 0,9Ah 3,1Wh

Answer 5

Tradicionalmente, la capacidad de las baterías se especificaba en mAh o Ah. Cuando los únicos tipos de pilas recargables que se utilizaban habitualmente eran las de Nicad, NiMH y plomo-ácido, no era difícil relacionarlas porque sólo había dos voltajes: 1,2V para las de Nicad/NimH y 2,0V para las de plomo-ácido.

Pero luego aparecieron células de iones de litio con distintos voltajes nominales, lo que hizo más difícil relacionar sus densidades energéticas. Los dispositivos modernos suelen utilizar convertidores DC/DC de conmutación que suben o bajan la tensión, lo que dificulta el cálculo del tiempo de funcionamiento. Utilizar la capacidad en Wh significa que no hay que tener en cuenta el voltaje de la batería.

Sin embargo, la mayoría de las células de iones de litio son todavía se clasifica por la capacidad de mAh. La clasificación en Wh se utiliza más comúnmente en los productos de consumo, aparentemente para facilitar la comparación de diferentes dispositivos, pero quizás también porque un número mayor suena más impresionante. Estos trucos de marketing también pueden explicar por qué los bancos de energía se clasifican a menudo por la capacidad en mAh de la célula, cuando la capacidad de salida es menor porque el voltaje se aumenta de 3,7V a 5V.

Otra táctica de marketing que se utiliza habitualmente para las pilas recargables es citar un valor teórico "optimista" que casi nunca se alcanza en la práctica. Algunos fabricantes más reputados se han desmarcado de esta tendencia citando una capacidad "mínima" que debería alcanzarse a la velocidad de descarga estándar.

Tradicionalmente, las pilas primarias no han recibido una clasificación de capacidad porque ésta varía mucho en función del uso y, como no se recargan, tiene menos importancia. Sin embargo, una vez más el marketing manda. Los clientes podrían estar menos inclinados a comprar pilas no recargables si supieran la energía real que van a obtener de ellas, y los fabricantes podrían ser responsables de que las pilas no cumplan con su capacidad declarada. Por eso las describen con nombres como "super" y "ultra", que no tienen ningún significado cuantitativo. De este modo, los clientes no pueden hacer los cálculos para determinar si vale la pena pagar por ellas.

El sitio web lygte-info.dk tiene datos de pruebas independientes para muchas pilas de consumo diferentes, incluidas las alcalinas, las de NiMH y las de iones de litio. La mayoría de las pilas de iones de litio que miré tenían escrita la capacidad en mAh.