Una batería de almacenamiento , o más comúnmente una batería , es un conjunto de baterías de almacenamiento eléctricas conectadas entre sí para crear un generador eléctrico de voltaje y capacidad deseados. Estos acumuladores a veces se denominan celdas de batería o celdas .
Los acumuladores recargables destinados a dispositivos eléctricos y electrónicos domésticos también se denominan baterías .
La batería del acumulador permite almacenar energía eléctrica en forma química y liberarla en forma de corriente continua, de forma controlada.
En Francia , en el lenguaje común, la palabra "batería" a menudo designa un conjunto de acumuladores eléctricos, aunque este es solo uno de los múltiples significados de la palabra.
La expresión en inglés paquete de baterías se traduce literalmente al francés como "conjunto de acumuladores" o "batería de acumuladores". La traducción literal "paquete de batería" o "paquete de batería" es un anglicismo y un pleonasmo .
Las baterías de acumuladores necesarias para los coches eléctricos pero también para los híbridos han seguido una evolución tecnológica continua y el progreso es importante; pero en la actualidad, ninguna solución es del todo satisfactoria y cada tipo de acumulador de electricidad suele dedicarse a un tipo de uso. Algunas de estas baterías se utilizan en común con otros sectores como la energía eólica o la solar para almacenar la energía producida de forma intermitente y distribuirla en épocas de alta demanda.
Las investigaciones y descubrimientos actuales son muy prometedores, hasta el punto de que algunos fabricantes de baterías prometieron una autonomía de los coches eléctricos de 800 km durante la década, gracias a la batería de litio-aire. Sin embargo, en 2016, pocos coches eléctricos pueden superar los 400 km sin recargar en el uso estándar.
Los acumuladores suelen estar cableados en serie para obtener el voltaje de batería deseado.
Para aumentar la corriente disponible, también es posible recurrir a una conexión en paralelo de las células.
La característica de la batería de acumuladores es, por tanto, aumentar la tensión y / o la corriente disponible para corresponder a las características de una determinada fuente de alimentación .
La combinación de las dos técnicas se puede realizar acoplando varios elementos:
Para simplificar las descripciones de ensamblaje de las baterías de acumuladores, se utiliza una notación habitual para designar el acoplamiento de:
Las baterías de acumulador se utilizan en muchas áreas:
Según Bloomberg New Energy Finance, China tiene una capacidad de producción de 217,2 GWh en 2019 , por delante de Estados Unidos (49,5 GWh ) y Corea (23,1 GWh ). Francia es el 8 ª posición (1,1 GWh ) gracias a las plantas Saft y Forsee de energía.
En 2019, la Comisión Europea otorgó una subvención pública de 3.200 millones de euros para apoyar la creación de un proyecto empresarial europeo de baterías. El objetivo es crear un "Airbus de baterías" centrándose en el desarrollo de baterías de iones de litio con una mayor vida útil y un impacto medioambiental reducido.
La carga de las baterías es fundamental para que las baterías conserven sus características iniciales. En algunos casos, el nivel de carga de una batería se puede evaluar midiendo su voltaje sin carga (sin carga).
En el caso de técnicas más recientes, como NiMh o Litio , son necesarios métodos más sofisticados para comprobar el nivel de carga, lo que requiere el uso de cargadores adecuados. Para estas técnicas, los cargadores evalúan la tasa de carga monitoreando la evolución del voltaje de carga y teniendo en cuenta la corriente y el tiempo de carga ( o ).
Para una batería de plomo - ácido con una tensión nominal de 12 V :
Para una batería de polímero de litio, cada celda tiene un voltaje nominal de 3,7 V :
Cuando una batería de polímero de litio se compone de varias células (caso común), y se recomienda no tener una diferencia de tensión entre las células que superan 0,5 V .
Por ejemplo, DT = 0.01053 T + 0.73671 para baterías de plomo. (DT> 1 si T> 25 ° C ; DT <1 si T < 25 ° C ) . Asimismo, Dch = 20/30 por ejemplo si la corriente de carga nominal es de 20 A mientras que la corriente de descarga máxima es de 30 A (caso de cargas rápidas).
Las baterías de plomo abiertas (montacargas, plataformas aéreas, etc. ) tienen una vida útil limitada a aproximadamente 1.500 ciclos. A medida que la energía se almacena y se libera durante los ciclos de trabajo normales, los cristales de sulfato se acumulan gradualmente en los electrodos, lo que evita que la batería entregue corriente de manera efectiva. Los cristales en realidad "ahogan" la batería. Incluso una carga de desulfatación no siempre evita que la batería tenga que ser reemplazada después de algunos años.
La sulfatación es una de las causas del envejecimiento de una batería de plomo-ácido que se ha descargado durante un cierto tiempo antes de recargarse, pero también existe otro factor de envejecimiento que es la transformación durante los ciclos de carga / descarga de la batería. electrodo positivo. Este consiste en dióxido de plomo PbO 2 que cristaliza en dos formas diferentes (α-PbO2 y β-PbO2), una de las cuales consiste en pequeños cristales, se transforma durante los ciclos en la otra forma, incluidos los cristales son más grandes, lo que genera hinchazón de el electrodo que se desintegra.
El Instituto Sueco de Investigación Ambiental (IVL) publicó un informe en 2017 sobre el impacto ambiental de las baterías: estima que su producción genera de 150 a 200 kg de CO 2por kWh de capacidad ; Por tanto, una batería de 30 kWh generaría entre 4,5 y 6 toneladas de CO 2mientras que una batería de 100 kWh como la instalada en el Tesla Model S P100D correspondería a la producción de más de 17 toneladas de CO 2. Sin embargo, el IVL subraya la fuerte disparidad en la combinación energética entre países: se requieren 162 kWh de electricidad por kWh de batería fabricada, esto puede representar hasta el 70% del CO 2.emitido durante la producción; con una combinación de electricidad totalmente libre de carbono como en Suecia, este impacto de carbono se reduciría en un 60%. Pese a ello, la búsqueda de la máxima autonomía con baterías de gran capacidad contribuiría significativamente al calentamiento global.
Las baterías de plomo se pueden reciclar: la mayoría de sus componentes se pueden reutilizar en el futuro, como las placas de plástico, ácido y plomo. En la planta de reciclaje, el plástico de la carcasa quedará así separado del plomo de las placas y del ácido del electrolito . Luego, el plomo se funde en un horno y se reutiliza para hacer placas nuevas.
El plástico de su costado también se derrite y se usa para fabricar nuevos estuches. Finalmente, se controla el ácido sulfúrico , ya que causaría graves daños si ingresara a la atmósfera. También se utilizará posteriormente en la fabricación de baterías nuevas.
Así, todo se recicla y las pérdidas al medio ambiente son muy bajas, siempre que se depositen en los lugares habilitados para tal fin: ayuntamientos, vertederos, tiendas especializadas en automóviles o equipos industriales, o determinados comerciantes de chatarra. (De pago). puede encargarme de ello. En Quebec, los ecocentros (centros de reciclaje municipales) generalmente ofrecen este servicio de forma gratuita.
En el caso de las baterías de iones de litio , en 2019 algunas empresas como SNAM podrán reciclar “más del 70%” de las baterías. El 20% al 30% restante "se destruyen, se queman y al final quedan el 2% que se entierran" .
Algunas partes interesadas chinas quieren estandarizar las baterías para facilitar el intercambio estándar.