Las baterías de iones litio han sido objeto de gran interés como una alternativa para las baterías de plomo-ácido utilizadas en los sistemas de UPS en los centros de datos. Uno de los aspectos más interesantes de esta tecnología es la expectativa de vida prevista. No solo ofrecen una leve mejora con respecto a las baterías de plomo-ácido, sino que su vida útil más prolongada puede eliminar al menos dos ciclos de reemplazo.
Evidentemente, el problema es que actualmente no existen baterías de iones de litio que hayan estado operando en centros de datos por ese periodo de tiempo, ya que la tecnología en esta aplicación es demasiado nueva. Sin datos operativos reales como referencia, ¿cómo pueden los operadores de centros de datos confiar en que las baterías de iones de litio cumplirán su expectativa de vida prevista?
Esta es una de las preguntas más comunes que recibimos de los clientes que están pensando en la posibilidad de utilizar las baterías de iones de litio. Para dar respuesta a esta pregunta, es necesario comprender cómo se degradan estas baterías en las aplicaciones de centros de datos.
La degradación de las baterías de iones de litio
Las baterías de iones de litio tienen dos modos de degradación bastante independientes: el ciclo de vida y la vida natural. En las aplicaciones de centros de datos, el ciclo de vida suele ser poco frecuente, pero la vida natural es el principal factor determinante de la vida útil.
La vida natural describe cómo disminuye la capacidad de la batería con el paso del tiempo. Al igual que con otras tecnologías de baterías, la temperatura es un factor fundamental en la vida natural. Una batería de iones de litio que opera a temperaturas más altas se degradará más rápido que una que opera a temperaturas más bajas.
Debido a que las baterías de iones de litio se han utilizado en aplicaciones automotrices durante más de una década, los fabricantes de baterías cuentan con una gran cantidad de datos sobre la vida natural, tanto en condiciones reales como controladas en laboratorios. Estos datos muestran que las baterías de iones de litio se degradan de forma predecible con el paso del tiempo y no están sujetas a caídas repentinas por debajo de un nivel de capacidad determinado. Los datos también son más que suficientes para hacer estimaciones altamente confiables sobre la vida útil de estas baterías, específicamente en los centros de datos donde la temperatura ambiente está mucho más controlada que en un contexto automotriz.
Por lo tanto, aunque no podemos señalar aplicaciones de centros de datos donde las baterías de iones de litio han estado en funcionamiento durante doce o trece años, podemos aplicar otras experiencias para establecer expectativas realistas sobre su vida útil con base en la aplicación y el sistema de estas baterías.
La relación entre la degradación y los tiempos de operación
Otra pregunta común que recibimos se relaciona con el impacto que tiene la degradación en los tiempos de operación a medida que la batería envejece. En otras palabras, ¿es una batería de iones de litio propensa a fallos no previstos al final de su vida al igual que las baterías de plomo-ácido?
Como mencioné anteriormente, las baterías de iones de litio se degradan de forma predecible y la tasa de degradación disminuye a medida que la batería envejece. Como resultado, es poco probable que los tiempos de operación se vean afectados por una rápida disminución de la capacidad. Sin embargo, las baterías de iones de litio también experimentan aumentos en su resistencia interna a medida que envejecen, al igual que las baterías de plomo-ácido. Si el calor generado por esa resistencia genera temperaturas que superan el umbral establecido en el Sistema de Administración de Baterías (BMS), este sistema limitará los tiempos de operación para proteger las baterías contra el sobrecalentamiento. Sin embargo, los cambios previstos en los tiempos de operación cuando las baterías de iones de litio envejecen son más predecibles y menos notables que en el caso de las baterías de plomo-ácido.
La seguridad de las baterías de iones de litio
Da la impresión de que ahora todos han leído o escuchado que las baterías de iones de litio en las computadoras portátiles u otros dispositivos se incendian, y a menudo recibimos preguntas sobre la seguridad de las baterías de iones de litio.
Las baterías de iones de litio tienen pocas condiciones conocidas que pueden llevar a la inflamación o la liberación de gases si la presión interna es demasiado elevada. El Sistema de Administración de Baterías (BMS), integrado en el sistema de baterías de iones de litio, tiene el objetivo de conocer estas condiciones de riesgo y controlarlas. Un monitoreo continuo para la confiabilidad es una función secundaria, pero extremadamente valiosa del Sistema de Administración de Baterías (BMS).
Las condiciones de abuso más riesgosas generalmente son la sobrecarga, el sobrecalentamiento y el cortocircuito de las celdas de las baterías. El Sistema de Administración de Baterías (BMS) implementa controles que mantienen las baterías dentro de rangos operativos seguros con base en una medición continua de los voltajes de las celdas, las temperaturas del sistema, la corriente de las baterías y otros parámetros. Las certificaciones UL o CE del sistema de baterías verifican la funcionalidad y la efectividad del Sistema de Administración de Baterías (BMS). Para ejemplificar la capacidad que tiene el Sistema de Administración de Baterías (BMS) al realizar esta función, los fabricantes generalmente tienen que desconectar el Sistema de Administración de Baterías (BMS) cuando realizan pruebas de incendios, ya que no pueden iniciar un incendio dentro de la batería cuando este sistema está en operación.
Abordamos cada una de estas cuestiones de forma más detallada, así como otras preguntas comunes, en nuestro nuevo artículo técnico, Consideraciones para Evaluar las Baterías de Iones de Litio en las Aplicaciones Estacionarias y el artículo complementario, Preguntas Frecuentes sobre el Uso de Baterías de Iones de Litio en Aplicaciones de UPS.
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