ventajas de las baterías de iones de litio

Ventajas de las baterías de iones de litio o Li-Ion

Los elevadores de tijera eléctricos funcionan generalmente con baterías de plomo-ácido que se componen de varias placas de plomo en un baño de ácido.

Si bien esta tecnología ha sido la opción preferida para las baterías durante más de 150 años, continuando con la innovación que alcanzó escala en vehículos eléctricos -incluidos desde carros de golf, automóviles y hasta en colectivos- los elevadores tijera y también los manipuladores telescópicos están comenzando a adoptar las baterías de iones de litio o batería Li-Ion como fuente de energía.

Las baterías de iones de litio son un tipo avanzado de batería recargable que utiliza el movimiento de los iones de litio para crear el flujo de electricidad.

Están formadas por cuatro componentes clave: el cátodo, que determina la capacidad y el voltaje de la batería; el ánodo, que permite que la corriente eléctrica fluya a través de un circuito externo; el electrolito, que sirve como dieléctrico, y se forma con sales, disolventes y aditivos; y el separador, que es la barrera física que mantiene separados el cátodo y el ánodo.

En 1985, Akira Yoshino desarrolló el primer prototipo basándose en las investigaciones anteriores de John Goodenough y otros expertos durante la década de los 70.

A partir de estos avances, un equipo de Sony dio a la luz la primera batería comercial de ion de litio en 1991. Con el paso de los años se incorporaron otras mejoras, especialmente en el uso de cátodos de óxido níquel, manganeso y cobalto (NMC), que aumentaron la densidad de carga, el rendimiento y la seguridad.

Las baterías se componen de una o varias celdas y, dependiendo de su uso final, existen diferentes tipos: las de celdas cilíndricas, usadas en la mayoría de vehículos eléctricos, consisten en láminas de distintos componentes que se enrollan hasta formar un cilindro, mientras que las celdas planas, como las que integran los teléfonos móviles, tablets, computadoras portátiles y un amplio abanico de dispositivos inalámbricos, utilizan polímero de iones de litio en forma de láminas apiladas.

Los distintos formatos se diseñaron en momentos diferentes para aumentar la densidad energética del paquete completo. Con gran flexibilidad, las celdas individuales se unen en varias configuraciones para crear voltajes y capacidades específicas en cada tipo. Por ejemplo: se usa un mismo tipo de celdas de batería para impulsar trenes, colectivos de corta y media distancia y automóviles. Solamente se necesitan más o menos celdas, dependiendo de la cantidad de energía requerida para hacer funcionar el vehículo.

Además de la batería en sí, todas las celdas individuales del paquete de baterías deben ser controladas por un sistema de monitoreo. Este sistema controla la descarga y carga de las baterías, además de monitorear el estado de las células y la temperatura, que es un tema sensible con estas baterías. Los sistemas modernos de monitoreo de baterías (BMS) proporcionarán datos sobre estas funciones, así como también reportarán en tiempo real los códigos de problemas al sistema de control de la máquina.

Las baterías de iones de litio tienen una densidad de energía mucho más alta y una tasa de descarga más baja, lo que significa que pierden alrededor del 5% de su carga al mes en comparación con otros tipos de baterías que pierden hasta el 20%.

¡Y estos avances ya están en la Argentina!

Recientemente RK Elevaciones SRL presentó en exclusiva el primer manipulador eléctrico de Snorkel SR6262E para terrenos difíciles.

En este caso, las baterías de iones de litio han reemplazado al motor diesel tradicional para alimentar un motor eléctrico en lugar del motor de combustión. Se trata de un sistema eléctrico de baja tensión por lo que no requiere capacitación especializada en alto voltaje para ninguna tarea de servicio. Las pruebas en cámaras térmicas han probado que puede operar sin problemas entre los -25 ° C y los + 60 ° C.

El funcionamiento general de las máquinas que funcionan con baterías de iones de litio sigue siendo en gran medida el mismo que el de una máquina diésel, pero sin contaminar. Los elevadores impulsados ​​por iones de litio también se benefician de un par motor más alto, que ofrece una mayor capacidad de subida para un mejor rendimiento en terrenos irregulares en comparación con los modelos diésel.

Además de requerir un mantenimiento mínimo, los paquetes de baterías de iones de litio reducen la frecuencia de reemplazo de baterías durante la vida útil de la tijera elevadora, gracias a sus características de larga duración.

Sin embargo, el costo de las nuevas baterías de iones de litio sigue siendo superior a las tradicionales de plomo-ácido y eso genera un desafío a la industria a la hora del desarrollo de nuevas soluciones. Por eso, algunas compañías fabricantes han comenzado a incorporar otras mejoras que reduzcan el consumo eléctrico total y, de ese modo, la cantidad de baterías necesarias en cada equipo.

ventajas de las baterías de iones de litio

En el caso de compañías como JLG sus ingenieros se dieron cuenta de que podían reemplazar todos los sistemas hidráulicos con actuadores eléctricos y utilizar el mayor par motor y la mayor densidad de energía de la tecnología de baterías de iones de litio a su favor a la hora de hacer a los equipos más eficientes y sustentables.

¿La solución? Reemplazar el cilindro hidráulico en un elevador de tijera típico por un actuador de elevación electromecánico que captura energía al bajar la plataforma tomando el movimiento de rotación del motor y convirtiéndolo en un generador que carga la batería. durante el proceso de elevación. A medida que la máquina desciende, hace girar el motor, lo que crea energía eléctrica y devuelve esa energía a la batería la que recupera su carga.

La propulsión eléctrica Incluye componentes comunes de la máquina como el motor, el sistema de control y los actuadores.

La tecnología de motores generalmente ha sido impulsada por la necesidad de mejoras en la eficiencia, la confiabilidad. En ese sentido, los motores de imanes permanentespueden aumentar la eficiencia de un motor hasta en un 20-30% en promedio,tienen una larga vida útil y no requieren mantenimiento.Son más compactos y potentes que otras opciones de motores eléctricos, y se pueden configurar para satisfacer los crecientes requisitos de potencia de las máquinas más grandes.

Relacionado con la propulsión eléctrica de los sistemas de accionamiento y potencia de una máquina, está el avance en el desarrollo de nuevas tecnologías de sistemas de control. La integración de controladores inteligentes con las funciones de elevación, desplazamiento y dirección de la máquina, combinada con la conectividad de la máquina, permite una supervisión y un control precisos de todos los sistemas.

Finalmente, el reemplazo de cilindros hidráulicos por actuadores lineales eléctricos mejorará la eficiencia generando oportunidades para la recuperación de energía para la recarga de la batería. Claro que la aplicación masiva de estos actuadores está limitada actualmente por su rendimiento y costo, por tanto, veremos que se continuará con el uso de actuadores hidráulicos durante algún tiempo.

A medida que la energía que impulsa al equipo se convierta en un factor primordial, tendremos que utilizar estructuras y componentes más ligeros para reducir la energía requerida para poner a las personas y cargas en altura.

En el ecosistema de productos eléctricos, se necesita de un enfoque combinado de baterías de alta densidad y una carga rápida de la mismas.

Como era de esperar, mientras el uso de equipos de motores de combustión interna fue la norma, no hubo necesidad de desarrollar una infraestructura de carga eléctrica, por ejemplo, en el área de construcción de edificios, antes de disponer de los servicios públicos primarios.

Por lo tanto, además del avance de la tecnología de baterías, existe un interés creciente en desarrollar una tecnología innovadora de carga de baterías.

Hoy en día, las máquinas eléctricas que se usan en la construcción dependen de cargadores integrados en la máquina conectados al suministro general del sitio de 220 V. La mayoría de estos cargadores en la máquina son monofásicos y no son los mas adecuados para una carga rápida, especialmente a medida que los paquetes de baterías de la máquina aumentan de tamaño. Un suministro de energía eléctrica trifásica de 380 V reduciría significativamente el tiempo de carga, pero requeriría un cargador trifásico adicional en la máquina.

En los países donde el uso de autos eléctricos se ha extendido rápidamente, vemos que los sistemas de carga para automóviles ofrecen la carga directa a las baterías en puntos de carga compatibles con los distintos modelos y fabricantes de automóviles . Si tomamos esta idea como ejemplo para la industria de la maquinaria y los equipos de elevación, significaría que los fabricantes deberán colaborar en el desarrollo y la estandarización de una nueva infraestructura de carga en el sitio de construcción para aprovechar al máximo las ventajas de la moderna tecnología de baterías.

Un equipo con baterías de Li-Ion puede cargarse completamente en solo unas pocas horas en comparación con los elevadores eléctricos tradicionales que requieren hasta 3 veces más tiempo para completar la carga. Esto tiene un beneficio directo: aumenta la utilización de la máquina a lo largo de la jornada laboral.

El viaje hacia la propulsión eléctrica es complejo y el éxito dependerá del compromiso y la adopción en todo el ecosistema. Los temas clave giran en torno al desarrollo de nuevas asociaciones para crear oportunidades y valor. Los cambios en las prácticas laborales y la infraestructura de carga son esenciales para aprovechar el potencial de la tecnología. Todos los involucrados deben alinearse con el propósito y el valor de la propulsión eléctrica para beneficio de la sociedad en general.

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