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Baterías de Litio de Iones

8-02-2010 Por: Torturo

Baterías de Litio de Iones

este es un articulo acerca de las baterías “Lithium-Ion” de diferentes marcas, particularmente hablando de la mia HP ^^’ …

Introducción

Una de las preguntas más comunes formuladas por los usuarios de notebooks es “¿Cuánto durará la batería?” La respuesta no es sencilla. Los usuarios inevitablemente descubren que el tiempo de uso de la batería varía según cómo y dónde se utiliza la notebook; sin embargo, la mayoría de los usuarios no entienden por qué a veces la batería no dura tanto como calcula el indicador de carga de la batería (Medidor de potencia).
La temperatura de la batería, las aplicaciones que se ejecutan en la notebook, los dispositivos adjuntos, el brillo de la pantalla y la configuración de administración de energía del equipo determinan el tiempo de uso y la vida útil de la batería.
A medida que la informática móvil se extiende, los usuarios necesitan entender cómo los factores ambientales y de uso tienen un impacto en el tiempo de uso y la vida útil de la batería. Este documento explica dichos factores, describe la tecnología Smart Battery integrada en las notebooks HP y recomienda prácticas para maximizar la vida útil de la batería.

Seguridad de la batería

HP toma muy en serio el tema de la seguridad de las baterías y pone a disposición Fichas técnicas sobre seguridad de materiales (MSDS) que proporcionan información de seguridad en general respecto de las baterías de terceros (no de HP) que se utilizan en los productos HP y en toda la industria. Además HP trabaja conjuntamente con los proveedores de baterías de terceros para poder llevar a cabo mejoras continuas en el diseño y la seguridad, y así ofrecer niveles más altos de seguridad y confiabilidad. En el hipotético caso de existir un problema de seguridad, HP utiliza los mejores procesos probados y trabaja conjuntamente con los organismos reguladores apropiados de todo el mundo para poder ofrecer el nivel más alto posible respecto a la seguridad y una mejor experiencia al cliente.

¿Qué es una batería de iones de litio?

Una batería de iones de litio está compuesta por múltiples celdas conectadas en series y en paralelo en base al voltaje y los requisitos actuales del dispositivo. Las notebooks HP utilizan 3 tipos diferentes de celdas de batería de iones de litio: cilíndricas, prismáticas y poliméricas.
  • Las celdas cilíndricas miden aproximadamente 18 mm (0,7 pulgadas) de diámetro por 65 mm (2,6 pulgadas) de longitud y comúnmente se las conoce como celdas 18650. Estas celdas se utilizan con frecuencia en las baterías de 20 mm (0,8 pulgadas) de espesor.
  • Las celdas prismáticas tienen una forma delgada y rectangular; los tipos más comunes son las baterías de iones de litio de 6 y 8 celdas, que tienen aproximadamente 12 mm (0,5 pulgadas) de espesor, como las baterías para Multibay y Tablet PC de HP.
  • Las celdas poliméricas son más delgadas que las celdas prismáticas. A menudo, se utilizan en productos como las PC de bolsillo IPAQ y algunos equipos extremadamente portátiles, que requieren baterías de menos de 10 mm (0,4 pulgadas) de espesor.
Las baterías de iones de litio son más livianas, almacenan más energía y retienen la carga por más tiempo que las baterías de níquel de un tamaño similar. Además, las baterías de Iones de Litio pueden cargarse antes de que se descarguen por completo, debido a que no sufren el efecto de memoria de carga.
Una batería de Iones de Litio de 6 celdas tarda entre 2,5 a 3 horas en cargarse por completo, a un voltaje máximo con el sistema apagado. Luego de que la batería se carga por completo, el flujo de corriente a la batería se detiene gracias a un circuito de protección integrado (control de carga). El circuito de protección evita que la batería se cargue o descargue más allá de los límites de seguridad.
Aunque el circuito de protección utiliza una pequeña cantidad de energía de la batería para funcionar, la tasa de autodescarga de la batería de Iones de Litio es una fracción de la tasa de las baterías recargables de níquel. Algunas condiciones que aumentan la tasa de autodescarga de las baterías de Iones de Litio, y que deben evitarse, se describen en la sección ¿Cuál es la capacidad de la batería? de este documento.

¿Cuál es el ciclo de vida de la batería?

El ciclo de vida de la batería es la cantidad total de ciclos de carga y descarga (Figura 1) que una batería soporta antes de volverse incapaz de cargar una cantidad útil de energía. Es difícil calcular el ciclo de vida de una batería de Iones de Litio recargable, ya que éste se encuentra afectado por la temperatura de funcionamiento promedio de la batería y su tasa de descarga de energía.
Básicamente, las temperaturas más altas y las tasas de descarga de energía más altas reducen el ciclo de vida de la batería. La temperatura de funcionamiento de la batería depende de la temperatura del aire, así como también del calor generado por el equipo mismo y por su entorno inmediato, como una base de acoplamiento. La tasa de descarga de energía (drenaje) depende del tipo de aplicaciones que se ejecutan en la notebook y de sus configuraciones de administración de energía.
Por ejemplo, ejecutar aplicaciones informáticas como CAD, juegos y películas en DVD vacía la batería de manera más rápida y reduce su ciclo de vida más que cuando se ejecutan aplicaciones de procesador de texto.
Un ciclo para una batería recargable de Iones de Litio es la cantidad acumulada de descarga aproximadamente igual a su capacidad de carga completa. Por ejemplo, 10 acontecimientos de una profundidad de descarga de 10% o 2 acontecimiento de una profundidad de descarga de 50% representan un ciclo.
¿Cómo determina HP el período de garantía?
HP brinda una garantía de 12 meses para baterías de Iones de Litio. El período de garantía está basado en la expectativa de que la batería ofrecerá el 80% de su capacidad inicial luego de 300 ciclos con intensidades de corriente baja a moderada. Las altas intensidades de corriente pueden hacer que una batería alcance el 80% de capacidad inicial en menos de los 12 meses del período de garantía. Las baterías de Iones de Litio continuarán funcionando por debajo del umbral de capacidad del 80%; sin embargo, la capacidad (tiempo de uso) ofrecida entre cargas continuará disminuyendo.
La siguiente tabla resume las proyecciones de FCC luego de un año en base a 2 perfiles de usuarios y distintas potencias de carga. El primer perfil es para un usuario itinerante que descarga y carga la batería por completo casi todos los días hábiles (300 ciclos por año) en un entorno normal. El segundo perfil es para un usuario fijo que sólo descarga la batería una vez por semana en un ambiente de altas temperaturas, como una base de acoplamiento. Como se muestra en la tabla, el calor adicional generado por ejecutar aplicaciones de potencia mayor o por usar una base de acoplamiento acelera la pérdida de capacidad.
Las aplicaciones de mayor potencia también pueden reducir el ciclo de vida de la batería hasta un 25%.

Proyecciones de capacidad total de carga luego de un año de uso

Potencia de carga (aplicaciones) Batería del usuario itinerante cargada y descargada diariamente (25º, 77ºF) Usuario fijo (con base de acoplamiento) Batería cargada y descargada semanalmente (>35ºC, 95ºF)
Baja (procesador de texto, Internet, correo electrónico) > 80% 80%
Moderada (conexión inalámbrica, planillas de cálculo, gestión de bases de datos) 80% 70%
Alta* (CAD, juegos en 3D, DVD, brillo de LCD alto) 60% 50%
¿Qué es la tecnología Smart Battery?
Calcular el tiempo de uso de la batería es más complicado por la inexactitud del sistema que controla y registra el estado de carga de la batería para el usuario. Algunas notebooks calculan el estado de carga de la batería en base a la prueba del fabricante del modelo del producto específico con una configuración en particular. Este método es inexacto cuando se inserta otra batería con un estado de carga diferente, debido a que el estado de carga de cada batería se calcula en base a su historia en el sistema.
Para ayudar a los usuarios a controlar y administrar las baterías de Iones de Litio, Las notebooks HP Compaq brindan información exacta e instantánea sobre el estado de carga mediante la tecnología Smart Battery. La tecnología Smart Battery de HP se basa en el sistema Smart Battery System (SBS), creado por los principales fabricantes de baterías en 1995 para promover un estándar en la industria para la tecnología de baterías recargables. ‎La función SBS ofrece una batería inteligente que mantiene e informa su propio estado, y así ofrece a los usuarios información exacta, ya sea que utilicen distintas baterías en la misma notebook o la misma batería en equipos diferentes.
Para obtener más información acerca del sistema Smart Battery System, vaya a http://www.sbs-forum.org/ (en inglés).

¿Qué es la calibración Smart Battery?
Las descargas y cargas breves y repetidas producen un aumento de inexactitud entre el estado de carga de la batería y las lecturas del medidor de potencia. Periódicamente, la batería necesita calibrarse para “volver a aprender” su capacidad útil, de esta manera puede sincronizar su estado de carga con el medidor de potencia. El proceso de calibración maximiza el tiempo de uso de la notebook, brindándole al usuario un cálculo exacto de la carga de batería restante. La calibración también evita la pérdida de datos que puede producirse durante el proceso de hibernación si no hay suficiente energía disponible para completar las operaciones críticas de almacenamiento en disco.
Las baterías Smart Battery calibran su FCC cada vez que pasan por un ciclo completo de carga y descarga, ya sea que se recarguen en la notebook o en un cargador/acondicionador independiente. La calibración con la notebook es menos conveniente debido a que puede tardar hasta 4 horas; sin embargo, puede dar resultados más relevantes que utilizar un cargador independiente.
Los resultados de la calibración utilizando la notebook son más relevantes porque la batería vuelve a aprender su FCC mientras pasa por un factor de carga real. En un cargador independiente, la batería se descarga utilizando una carga fija. Si la carga fija es menos que la carga que generalmente experimenta la notebook, la capacidad aprendida de la batería puede ser mayor que su capacidad real. En otras palabras, es posible que la batería recién calibrada no brinde el tiempo de uso pronosticado por el medidor de potencia si estuvo sujeta a una carga mayor que la utilizada para calibrar la batería.
La exactitud de la actual batería Smart Battery permite la calibración precisa cuando la batería se descarga a un 5% de su capacidad restante. En consecuencia, el usuario puede configurar la alarma de la batería en 5% de la capacidad restante para que la batería Smart Battery calibre su capacidad durante el uso normal.
El usuario simplemente tiene que descargar la batería en forma periódica hasta que suene la alarma de capacidad de 5%. La necesidad de llevar a cabo este proceso puede variar con el uso individual. En general, una batería de Iones de Litio debe calibrarse como mínimo una vez cada 3 meses. Una batería que rara vez se descarga por completo debe calibrarse aproximadamente una vez por mes.

Cómo maximizar la capacidad y la vida útil de la batería
Luego de leer la información presentada en este documento, debe saber que las siguientes condiciones tienen un impacto negativo en el tiempo de uso de la batería y su vida útil.
Factores que contribuyen a la pérdida de capacidad de la batería
  • Las celdas de las baterías de iones de litio (Li-Ion) sufren una pérdida de capacidad gradual e irreversible con cada ciclo de carga y descarga. Este desgaste se produce más rápidamente cuando la temperatura y la frecuencia de descarga aumentan.
  • La tasa de autodescarga de una batería de Li-Ion es mayor si la batería se deja en una notebook sin alimentación eléctrica.
  • Durante un tiempo prolongado de almacenamiento o sin uso, la carga de la batería disminuirá a un nivel inferior al voltaje bajo recomendado.
  • Dejar la batería vacía durante un largo período de tiempo acelerará la disminución de la FCC. Dejar la batería con un alto nivel de carga en un ambiente de altas temperaturas durante largos períodos de tiempo (por ejemplo, hacer funcionar una notebook en una base de acoplamiento con una carga pesada) también acelerará la pérdida de capacidad.
  • La ejecución de aplicaciones de alto rendimiento mediante el uso de la batería acelera la pérdida de capacidad. Por ejemplo, los juegos en 3D disminuirán la FCC con más rapidez que las aplicaciones de procesador de texto.

Cuidados recomendados para las baterías
Las recomendaciones para el uso y almacenamiento de las baterías se enumeran en las Guías de usuario HP para cada modelo. Cuidados adicionales para las baterías:
  • Almacene las baterías de Li-Ion a temperaturas entre 20°C y 25°C (68°F y 77°F) con un 30% a un 50% de la carga.
  • No desmonte, aplaste ni perfore la batería. No ponga en cortocircuito los contactos externos de la batería. No incinere la batería ni la tire al agua.
  • No deje las baterías expuestas a altas temperaturas durante largos períodos de tiempo. La exposición prolongada al calor (por ejemplo, dentro de un auto encendido) acelerará el deterioro de las celdas de Iones de Litio.
  • Quite la batería si guardará la notebook (apagada y sin conectar a una fuente de CA) durante más de 2 semanas.
  • Quite la batería de la notebook si quedará conectada en forma continua a una fuente de CA (a través de un adaptador de pared o de una base de acoplamiento) durante más de dos semanas.
  • Utilice el tipo de batería con la clasificación de capacidad más alta (Ah) si la notebook ejecutará aplicaciones de alto rendimiento con alimentación de la batería.
  • Calibre la batería según el tipo de uso. Con un uso normal, las baterías deben calibrarse como mínimo una vez cada 3 meses; sin embargo, una batería que rara vez se descarga por completo debe calibrarse una vez por mes.
  • Mantenga la batería lejos del alcance de los niños.
  • Use sólo la batería que se entregó con la PC, las baterías de repuesto que proporciona HP o una batería compatible comprada como accesorio.

Consejos para conservar la carga de la batería
Puede modificar manualmente el consumo de energía de su notebook para conservar la energía de la batería.
  • Reduzca el brillo de la pantalla lo máximo posible. Use las teclas Fn y F7 ó F8 para ajustar el brillo.
  • Desconecte los periféricos cuando no se utilicen. Los dispositivos externos, como unidades de disco duro, CD-ROMs, unidades Zip, tarjetas de PC y otros periféricos gastan la energía de la batería aunque no estén en uso. Desconéctelos siempre cuando termine de usarlos.
  • Reduzca la velocidad del procesador. Cuanto más rápido trabaja su equipo, más rápido gasta la energía suministrada. Al reducir la velocidad del procesador, puede extender la carga de su batería. Los métodos para reducir la velocidad del procesador varían según el modelo. El manual de su equipo debe traer instrucciones para hacerlo.
  • Apague el botón de conexión inalámbrica cuando no esté en uso. Si su notebook tiene ese botón, presione el botón de encendido para que se apague la luz.
  • Verifique si hay programas que se ejecuten en segundo plano. Algunos programas instalan automáticamente una utilidad de inicio rápido y se ejecutan en segundo plano cunado se inicia el equipo. Puede reducir los requisitos de energía periódicamente si busca y elimina programas innecesarios. Consulte Notebooks HP – Cómo mejorar el rendimiento de su equipo para Windows Vista.


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