Iones de litio VS. Baterías de plomo | Guía comparativa

Con el desarrollo de la tecnología, se amplía la gama de opciones que tenemos para las baterías. Baterías de plomo-ácido, baterías de iones de litioy más recientemente pilas de iones de sodio. Entonces, ¿qué factores hay que tener en cuenta a la hora de elegir un tipo de batería? Para ayudarle a tomar una decisión más cuidadosa, hoy queremos ofrecerle una guía comparativa entre las baterías de plomo-ácido y las baterías de iones de litio.

Diferencia entre una batería de iones de litio y una de plomo-ácido

Aunque tanto las baterías de iones de litio como las de plomo-ácido son recargables, ¿sabes qué otras diferencias existen entre ellas?

- Los materiales utilizados 

Tanto las baterías de iones de litio como las de plomo-ácido constan principalmente de un electrodo positivo, un electrodo negativo y un electrolito. El electrodo positivo de las baterías de iones de litio suele ser un óxido metálico, mientras que el electrodo negativo suele ser un óxido de plomo. grafito. En las baterías de plomo-ácido, el electrodo positivo suele ser de dióxido de plomo, el negativo de plomo esponjoso y el electrolito suele ser ácido sulfúrico diluido.

- Principio de trabajo

Los principios de funcionamiento de ambos tipos de pilas implican el movimiento de iones. Durante la carga, los iones se mueven del electrodo positivo al negativo. Durante la descarga, los iones se mueven del electrodo negativo al positivo.

- Tipo de batería

Según los distintos óxidos metálicos utilizados, las baterías de iones de litio pueden dividirse en pilas de litio hierro fosfatobaterías de litio polímero, baterías de litio óxido de cobalto, baterías de litio manganato y baterías de litio níquel manganeso óxido de cobalto.

Las baterías de plomo-ácido se dividen generalmente en baterías de tipo abierto y baterías reguladas por válvula.

- Densidad energética

La densidad energética se refiere a la capacidad de una batería para almacenar energía, que se clasifica en dos formas: densidad energética gravimétrica y densidad energética volumétrica.

Como ya sabrá, las baterías de iones de litio almacenan más energía. Esto se debe a que tienen una mayor densidad de energía, normalmente del orden de 150-250 Wh/kg. En cambio, la densidad energética de las baterías de plomo-ácido suele rondar los 30-40 Wh/kg.

- Ciclo de vida

La vida útil se refiere a la vida útil de una batería. Cuantos más ciclos de carga y descarga pueda completar, mayor será su vida útil. Las baterías de plomo-ácido suelen soportar entre 300 y 500 ciclos de carga y descarga, mientras que las de iones de litio pueden oscilar entre 5000 y 8000 ciclos. Puede que ya tengas una idea general de estas cifras.

Por supuesto, la duración del ciclo también está relacionada con la profundidad de carga y descarga, la temperatura de funcionamiento, la velocidad de carga, el mantenimiento y la calidad de la propia batería.

- Profundidad de descarga (DOD)

La profundidad de descarga (DOD) se refiere a la medida en que una batería puede descargarse de su capacidad total sin causar daños a la batería. Si puede utilizar toda la energía almacenada en la batería, la DOD es de 100%. Si sólo puede utilizar la mitad de la energía almacenada, la DOD es de 50%.

Las baterías de litio pueden soportar un DOD de 80%-100%, pero las baterías de plomo-ácido mantienen una vida útil más larga con un DOD inferior a 50%.

- Eficacia

La eficiencia, al igual que la DOD, es una métrica importante para evaluar la calidad de las baterías. Una alta eficiencia significa una mayor tasa de utilización de la energía.

Las baterías de iones de litio tienen una baja resistencia interna y una menor pérdida de energía, lo que se traduce en una eficiencia típica de carga-descarga de alrededor de 90%.

Las baterías de plomo-ácido tienen una mayor resistencia interna y generan electricidad mediante reacciones químicas. Durante este proceso, parte de la energía se convierte en calor, lo que da lugar a una eficiencia de carga-descarga de aproximadamente 70%. Una menor eficiencia de carga-descarga significa que se necesita más energía para compensar la pérdida, lo que también aumenta los costes.

- Temperatura de funcionamiento

Sus rangos de temperatura de funcionamiento son bastante similares; ambos pueden funcionar con normalidad entre -20°C y 50°C. Sin embargo, su rendimiento disminuirá a temperaturas extremas. Las baterías de iones de litio pueden sufrir daños por sobrecalentamiento a altas temperaturas. Las baterías de plomo-ácido que funcionan a altas temperaturas pueden experimentar un envejecimiento acelerado debido a la evaporación excesiva de agua.

- Tasa de autodescarga

La tasa de autodescarga se refiere a la velocidad a la que una batería pierde su carga de forma natural cuando no está en uso. Las baterías de iones de litio tienen un índice de autodescarga relativamente bajo, de entre 1% y 2% al mes. Por el contrario, las baterías de plomo-ácido tienen un índice de autodescarga más alto, con una media de 3% a 4% al mes, o incluso más. Por lo tanto, es aconsejable cargar las baterías de plomo-ácido con regularidad.

- Seguridad

Las baterías de iones de litio son sensibles a las altas temperaturas y son propensas a reacciones de embalamiento térmico por sobrecalentamiento, que pueden provocar incendios o explosiones. Por eso, las baterías de iones de litio deben utilizar un sistema de gestión de baterías para minimizar al máximo el riesgo de sobrecarga, descarga profunda, sobrecalentamiento y otras condiciones adversas.

Aunque es menos probable que las baterías de plomo-ácido experimenten un embalamiento térmico, pueden producir gases de hidrógeno y oxígeno cuando se sobrecargan, creando una mezcla explosiva. Además, si la batería se daña, puede provocar fugas de ácido sulfúrico y contaminación ambiental.

- Peso y tamaño

Al seleccionar una fuente de energía para un dispositivo, hay que tener en cuenta el peso y el tamaño de la pila. El peso y el tamaño de las pilas recargables suelen estar relacionados con su densidad energética.

Las baterías de iones de litio tienen una mayor densidad energética, lo que significa que pueden almacenar más energía con el mismo peso o volumen. En otras palabras, las baterías de litio son más ligeras y compactas que las de plomo-ácido, lo que las hace más adecuadas para aplicaciones que requieren portabilidad y un diseño compacto. Las baterías de plomo-ácido son más apropiadas para situaciones en las que las restricciones de peso y volumen no son tan estrictas.

- Costes 

En cuanto al coste, podemos analizarlo tanto desde el punto de vista de los costes de adquisición como de los costes operativos a largo plazo.

Puede tener una idea general de los costes de adquisición de ambas. Las baterías de plomo-ácido tienen un proceso de producción muy maduro y las materias primas son baratas. Por lo tanto, el precio de compra inicial de las baterías de plomo-ácido es mucho más bajo que el de las baterías de iones de litio.

Sin embargo, cuando se considera el uso a largo plazo de la batería, un precio de compra más bajo no significa necesariamente menores costes de uso. Las baterías de iones de litio tienen una mayor densidad energética y una vida útil más larga, con una DOD que puede alcanzar hasta 100%. Debido a su baja tasa de autodescarga, su pérdida mensual de energía también es baja. Además, las baterías de iones de litio prácticamente no requieren mantenimiento en el uso diario, lo que le ahorra una cantidad de tiempo considerable.

Teniendo todo en cuenta, las baterías de iones de litio ofrecen en realidad una mayor rentabilidad. Por supuesto, esto debe considerarse a la luz de sus necesidades específicas.

- Ámbitos de aplicación

Las baterías de plomo-ácido y las de iones de litio tienen cada una sus propias características y se utilizan ampliamente en distintos escenarios. Cuando el espacio del equipo es limitado y se requiere una mayor duración de la batería, la gente tiende a elegir las baterías de iones de litio, que tienen una mayor densidad de energía y son más ligeras. Por ejemplo, en dispositivos electrónicos portátiles, vehículos eléctricos, centros de datos y aplicaciones de equipos médicos. Debido a su excelente rendimiento de descarga y su bajo coste, las baterías de plomo-ácido se utilizan habitualmente como fuentes de energía de arranque para vehículos y con fines de tracción eléctrica.

- Instalación

Todas ellas deben instalarse en una zona bien ventilada, evitando al mismo tiempo las altas temperaturas y la luz solar directa. Lo que hay que tener en cuenta es que, al instalar baterías de plomo-ácido de tipo abierto, hay que tener cuidado con la orientación para evitar fugas del electrolito.

- Tiempo de carga

En comparación con las baterías de plomo-ácido, las baterías de litio tienen una mayor eficiencia de carga, normalmente entre 80% y 90%. Por lo general, si una batería de litio tarda 4 horas en cargarse completamente, una batería de plomo-ácido puede requerir 8 horas o incluso más.

- Mantenimiento

Las pilas de litio no sufren efecto memoria, por lo que no es necesario cargarlas y descargarlas con regularidad, ni hay que preocuparse de que se evapore el electrolito. 

Sin embargo, las baterías de plomo-ácido son diferentes. Requieren descargas profundas regulares, así como cargas periódicas si no se utilizan durante un periodo prolongado. Además, en el caso de las baterías de plomo-ácido ventiladas, hay que comprobar regularmente el nivel de agua y reponer agua destilada a tiempo. Para mantener unas buenas conexiones, también es importante limpiar los terminales y conectores con regularidad.

Ambos tipos de pilas deben evitar sobrecargarse. Al almacenarlas, también debes prestar atención a mantenerlas en un entorno con temperatura adecuada y buena ventilación.

- Impacto medioambiental

El contenido de litio en la corteza terrestre es de sólo 0,0065%, y una extracción excesiva puede tener efectos adversos sobre el medio ambiente. Además, la tasa de reciclaje de las baterías de litio es relativamente baja, y su eliminación inadecuada puede provocar la contaminación del medio ambiente.

La tecnología de las baterías de plomo-ácido está muy consolidada, lo que se traduce en un menor consumo de energía. Sin embargo, durante su producción y uso, pueden emitir gases nocivos que pueden contaminar el agua y el suelo. Afortunadamente, las baterías de plomo-ácido tienen un mayor índice de reciclado, pero aun así hay que tener cuidado para evitar fugas de plomo y ácido sulfúrico, que empeorarían la contaminación ambiental.

- Comparación de aplicaciones

Batería de plomo-ácido frente a batería de litio-ión para motocicletas

Sabemos que las baterías de litio tienen una densidad energética relativamente alta y ofrecen una gran potencia de salida. Por tanto, pueden proporcionar una fuerte corriente de arranque a vehículos de menor volumen. Las baterías de plomo-ácido también pueden ofrecer el mismo rendimiento de arranque, pero debido a su menor densidad energética, se necesita un mayor número o volumen de baterías para conseguirlo.

Visiblemente, el espacio en una motocicleta es limitado, y una batería demasiado pesada puede afectar al equilibrio del vehículo. Así pues, tienes que evaluar cuidadosamente tus necesidades desde múltiples aspectos, como los costes de adquisición, la vida útil, el tiempo de carga, los requisitos de mantenimiento y el impacto medioambiental.

Batería de plomo y batería de litio

Si es usted propietario de un vehículo eléctrico, ¿preferiría elegir una batería con mayor autonomía y menor tiempo de carga? Esto puede ser bastante beneficioso para los vehículos con una alta frecuencia de uso. Al no tener que cargar el coche con frecuencia, no sólo se reduce el tiempo de espera para que la batería se cargue por completo, sino que tampoco se retrasan los desplazamientos diarios. De la comparación anterior se desprende que las características de las baterías de litio responden mejor a estas necesidades.

Batería de iones de litio frente a batería de plomo-ácido para carretillas elevadoras

Las carretillas elevadoras tienen requisitos específicos en cuanto al peso y volumen de la batería, ya que deben garantizar la eficacia de la manipulación y la operatividad. Al igual que las motocicletas, las baterías de las carretillas elevadoras deben ser compactas y ligeras a la vez que capaces de proporcionar una potencia de salida suficiente. El tiempo de carga de las baterías debe ser lo más corto posible para garantizar que la carretilla elevadora pueda volver al trabajo rápidamente. Aunque estas especificaciones favorecen claramente a las baterías de iones de litio, también debemos tener en cuenta factores como el coste, los requisitos de mantenimiento, el impacto medioambiental y las prestaciones de seguridad.

Baterías de litio y plomo para carritos de golf

Los carritos de golf tienen un espacio limitado y requieren arranques frecuentes, capacidad para subir cuestas y una batería de larga duración para garantizar una experiencia de uso satisfactoria. Esto significa que no sólo hay restricciones en cuanto al peso y el volumen de la batería, sino también requisitos en cuanto a la corriente de arranque, la potencia de salida, la densidad de energía y el tiempo de carga. En comparación con las baterías de plomo-ácido, las de litio tienen especificaciones superiores. Sin embargo, a la hora de la verdad, sus necesidades reales deben ser el punto de partida de su decisión.

Batería de litio recomendada

Batería de litio de 12 V y 100 Ah

Batería de litio de 12 V y 200 Ah

Batería de litio de 12 V y 300 Ah

Batería de Litio 48V 105Ah Golf Cart

PREGUNTAS FRECUENTES

Qué es mejor batería de plomo o batería de litio？

Si consideramos únicamente el rendimiento de las baterías, las de litio son realmente mejores. Esto se debe a que tienen una mayor densidad de energía, una vida útil más larga, una menor tasa de autodescarga y mejores características de seguridad, lo que puede proporcionarle una mejor experiencia de usuario durante su uso.

Sin embargo, si partimos de aplicaciones prácticas, lo que realmente debe tener en cuenta son sus requisitos actuales. Por ejemplo, el presupuesto de su proyecto, si su aplicación requiere que la batería tenga una larga duración o si es necesario que se cargue rápidamente. Si sólo busca minimizar costes a corto plazo, las baterías de plomo-ácido pueden ser una buena opción.

Batería de litio VS. Batería de plomo-ácido

¿Puedo sustituir la batería de plomo-ácido por una de litio?

Muchas aplicaciones admiten la sustitución de baterías de plomo-ácido por baterías de litio. Sin embargo, desde el punto de vista de la seguridad, antes de proceder a la sustitución de la batería es necesario tener conocimientos básicos de electricidad para garantizar la compatibilidad de la corriente, la tensión, la capacidad y el sistema de carga. Si no está seguro sobre la sustitución directa, es aconsejable consultar con el fabricante del equipo o con un fabricante profesional de baterías de litio, que pueden ofrecerle consejos prácticos y viables.

Conclusión

El contenido anterior es nuestra guía comparativa sobre las baterías de plomo-ácido y de iones de litio desde múltiples perspectivas. Para los amigos que tengan dudas sobre estos dos tipos de baterías, esperamos que este artículo pueda ofrecerles alguna ayuda. Si hay aspectos que no se han mencionado, agradeceremos sus valiosas sugerencias.