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Pilas LiPo/Li-Ion en serie tensión máxima de extremo a extremo

Me he preguntado cuántas células se pueden conectar en serie antes de que surjan problemas. También me pregunto qué especificaciones de la hoja de datos técnicos permitirían decidir qué baterías son las mejores para las series de alto voltaje.

Según tengo entendido, aunque el voltaje de extremo a extremo puede ser alto en una serie de celdas, el voltaje a través de una sola celda sólo será el voltaje de esa celda.

¿Otras reflexiones sobre el eventual modo de fracaso? ¿Aislamiento? ¿Cortocircuito?

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user44635 Puntos 4308

Hay múltiples cuestiones, las más importantes son la seguridad personal y la de las células.

La mayoría de la gente considera que las pilas son "seguras" y puede tener menos cuidado con ellas que con la electricidad de la red. Las autoridades de todo el mundo tienen voltajes ligeramente diferentes para cuando la baja tensión deja de ser "segura", pero todos eligen un voltaje en el rango de 40v a 60v.

Muchas aplicaciones gestionan este problema construyendo celdas en baterías de 48v, que son relativamente seguras de manejar, mantener y reemplazar, y luego conectándolas en serie si necesitan un mayor voltaje.

Cuando se construyen celdas en una batería, algunos productos químicos de baterías como el plomo-ácido son lo suficientemente tolerantes a la tensión de las celdas como para poder deducir la tensión de las mismas. Lo mismo ocurre con las de NimH, pero en menor medida. La química del litio no tolera en absoluto esta situación, por lo que cualquier batería de litio de cualquier tamaño necesita un control individual de las celdas. Así que, dado que hay que monitorizar el voltaje de todas las celdas, la complejidad del circuito de monitorización se convierte en un problema práctico. Es relativamente sencillo comprar o diseñar una monitorización que se adapte a las baterías de 48v.

Ni que decir tiene que las celdas conectadas para formar una batería deben ser del mismo tipo y fabricante, estado (idealmente nuevo) y estado de carga.

Una vez que se tiene una batería, hay que tener en cuenta la diferencia de potencial entre las carcasas de las celdas. Esto rara vez será un problema en el funcionamiento normal, pero la solidez del aislamiento puede ser la diferencia entre que un accidente sea un inconveniente y que provoque un incendio, una explosión o la pérdida de una vida. Otra buena razón para mantener el voltaje de la batería de extremo a extremo más bajo que más alto.

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FakeMoustache Puntos 6645

Cuando se conectan celdas en serie se debe garantía que tengan la misma capacidad y edad (en la práctica, lo mejor que se puede conseguir es: que tengan capacidad y edad similares) TAMBIÉN al cargar o descargar ninguna célula deben salirse de los límites aceptables de temperatura y tensión. ¡Esto significa que cada célula tendrá que ser monitoreada individualmente!

Hay circuitos integrados adecuados para este fin. Los encontrarás en los paquetes de baterías de los ordenadores portátiles, por ejemplo, ya que suelen tener de 3 a 4 (grupos de) celdas en serie.

Las baterías de plomo-ácido no son tan exigentes/peligrosas, así que para ellas no suelen ser necesarias estas precauciones de seguridad.

Por lo tanto, no es que haya determinadas células basadas en el litio que sean más adecuadas para colocar en serie. Todas son adecuadas siempre y cuando se controlen individualmente el voltaje y la temperatura. Tal vez esa sea una de las lecciones que aprendió Boeing cuando las baterías de su 787 tuvieron problemas.

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