Introducción
Actualmente existen dos tecnologías de almacenamiento con baterías ampliamente usadas en aplicaciones fotovoltaicas: las baterías de plomo-ácido y las baterías de litio. Estas últimas se subdividen en baterías LiFePO4 (litio-ferro fosfato o LFP) y baterías Li-ion (iones de litio), las primeras encuentran mayor aplicación en sistemas de alta densidad energética mientras que las últimas las encontramos principalmente en dispositivos electrónicos.
Baterías de Litio vs Plomo-ácido
Desde una perspectiva económica, las baterías de litio son más viables que las de plomo-ácido en aplicaciones estacionarias, ya que presentan un menor costo nivelado de energía (LCOE) y un menor costo presente neto (NPC). Aunque las baterías de plomo-ácido son más baratas inicialmente, las de litio ofrecen un mejor rendimiento a largo plazo debido a su mayor ciclo de vida. Esto se debe a su mejor profundidad de descarga y a una descarga más uniforme. Además, las baterías de litio tienen una mayor densidad de energía, lo que significa que pueden almacenar más energía por unidad de peso en comparación con las baterías de plomo-ácido. Desde una perspectiva ambiental, las baterías de plomo-ácido son altamente reciclables, con tasas de reciclaje superiores al 99% en Europa y EE. UU., lo que las hace más sostenibles desde el punto de vista del reciclaje. Sin embargo, el proceso de reciclaje de plomo puede tener impactos ambientales negativos. Por otro lado, las baterías de litio enfrentan desafíos en términos de extracción de recursos y emisiones.
| Característica | Batería de Litio | Batería Plomo-Acido |
| Densidad energética | mayor | menor |
| Ciclos de vida | larga | baja |
| Eficiencia en la carga y descarga | Baja | Media |
| Tasa de autodescarga | Baja | Media |
| Efecto memoria | No | Si |
| Mantenimiento | Libres de mantenimiento | Tipo abierta lo requieren, las AGM y GEL son libres de mantenimiento. |
| Peso por unidad de energía almacenada | Menor | Mayor |
| Tamaño unidad de energía almacenada | Menor | Mayor |
| Riesgos | Incendio en caso de sobrecarga o sobre temperatura | Quemaduras por ácido (el caso del tipo abierta) |
Posicionamiento de las Baterías de Litio
En años recientes las baterías de litio han ganado terreno en aplicaciones que requieren alta densidad energética y ciclos de vida prolongados, como en instalaciones fotovoltaicas y sistemas de respaldo para uso residencial, comercial e industrial. En aplicaciones conectadas a la red, las baterías de litio han demostrado ser más efectivas en términos de rendimiento y beneficios económicos, especialmente bajo diferentes tarifas de electricidad. Sin embargo, las baterías de plomo-ácido siguen siendo populares en muchas regiones debido a su bajo costo inicial y facilidad de mantenimiento.
Vida útil de las baterías de Litio
En el portal de batteryuniversity.com, se detallan de forma general los factores que afectan a la longevidad de las baterías de Li-Ion. Esto resulta muy útil pues no todos los fabricantes facilitan dicha información, sino que la proporcionan de forma general. Se sabe que la capacidad de las baterías reduce con el paso del tiempo como una función del número de ciclos de carga/descarga (Figura 1). Sin embargo, este no es el único factor que impacta en la vida útil de la batería.
La vida útil de las baterías de ion-litio depende de factores como la profundidad de descarga
(DoD), las condiciones de almacenamiento, tensión de carga y la temperatura de operación.
Las descargas parciales (por ejemplo, entre el 40 % y el 80 % de DoD) prolongan
significativamente la vida útil en comparación con las descargas completas. Los ciclos poco
profundos (10 % DoD) pueden alcanzar hasta 6,000 ciclos en NMC(Níquel-Manganeso-Cobalto) y 15,000 en LiFePO4,
mientras que las descargas profundas (100 % DoD) reducen drásticamente la duración de la
batería.
Las condiciones de almacenamiento también afectan la degradación. Mantener la batería al
40 % de carga y a temperaturas bajas (≤25°C) minimiza la pérdida de capacidad permanente.
Por otro lado, temperaturas elevadas, especialmente en combinación con una carga
completa (100 %), aceleran la degradación, alcanzando una pérdida del 40 % de la capacidad
en solo un año a 60°C (ver Tabla 1).
| Temperatura | Carga al 40% | Carga al 100% |
| 0°C | 98% (después de 1 año) | 94% (después de 1 año) |
| 25°C | 96% (después de 1 año) | 80% (después de 1 año) |
| 40°C | 85% (después de 1 año) | 65% (después de 1 año) |
| 60°C | 75% (después de 1 año) | 60% (después de 1 año) |
La tensión de carga también un factor clave
Reducir la tensión de carga máxima de 4.20V/celda a 3.92V/celda elimina el estrés relacionado con la tensión y puede duplicar la vida útil de la batería, aunque con una leve reducción de capacidad. Se recomienda mantener la temperatura de operación por debajo de 30°C, y evitar calor excesivo y altas corrientes de carga/descarga para prevenir la degradación prematura.
Como ejemplo de la importancia de las tensiones de carga y descarga, en el artículo Capacity and degradation mode estimation for lithium-ionbatteries based on partial charging curves at different current rates, del Journal of Energy Storege, ELSEVIER; muestra una curva de como se ve afectado los ciclos de vida conforme a la tensión de carga y descarga.
En resumen, teniendo los cuidados debidos siguientes son fundamentales para maximizar la vida útil de las baterías de Litio:
• Niveles de carga moderados,
• Temperaturas controladas y evitar descargas completas.
Situación del mercado mexicano
Los fabricantes de baterías de litio que se distribuyen en México suelen omitir información clave sobre el desempeño de sus productos, como curvas de operación, ciclos de vida bajo diferentes condiciones ambientales, efectos de la temperatura y degradación con el paso del tiempo. Esta falta de datos impide realizar una selección óptima basada en un análisis cualitativo y cuantitativo.
Sin embargo, esto representa una oportunidad para aquellas marcas que decidan ofrecer información técnica completa, ya que podrían diferenciarse en el mercado mexicano y fortalecer su posicionamiento. Además, brindar un soporte técnico especializado y un servicio postventa de calidad les permitiría generar mayor confianza y fidelización entre sus clientes.
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