22 diciembre 2010

Baterías de níquel cadmio para aplicaciones que requieren muy altas corrientes



En muchas aplicaciones se requiere el uso de baterías de pequeño tamaño pero que  a la vez sean posibles muy altas corrientes en el proceso de carga y descarga. Una tecnología apropiada para estos usos es la FNC de Hoppecke, que si bien fue desarrollada hace veinte años, sus posibilidades de utilización sigue plenamente vigente hoy en día.

Esta tecnología se basa en las fibras estructuradas (fibre-structured technology, o FNC), y tiene características especiales

Las características especiales de la FNC technology son que, en contraste con las placas de tipo bolsillo (pocket plates) y los electrodos sinterizados, el soporte del material activo no es un metal rígido y pesado, sino una fibra de plástico muy flexible y ligera. Este electrodo de fibra estructurado en polipropileno metalizado fue originalmente desarrollado para aplicaciones que lo demandaban tales como las aeroespaciales, vehículos eléctricos e híbridos.

La estructura de fibra tridimensional es extremadamente porosa. Como resultado de ello, un 90 % del volumen del electrodo de fibra puede rellenarse con material activo. Los beneficios decisivos comparados con otros sistemas son:
  • Son posibles corrientes altas o muy altas durante la carga y la descarga.
  • Pueden conseguirse altas corrientes con capacidades de batería muy bajas.
  • Considerable ahorro en peso y en volumen.
Electrodos que no envejecen. No necesitan cambio de electrolito

Los electrodos de fibra estructurada FNC tienen una matriz de níquel conductiva que se rellena con material activo en un proceso especialmente desarrollaod. Al mismo tiempo, no se usa nigún aditivo tal como el grafito o hierro.
Consecuentemente, a través de la vida útil de la batería, no hay oxidación de grafito o formación de carbonato en el electrolito (KOH con una densidad de 1.19 kg/l). El resultado es que los electrodos no envejecen. En contraste con las baterías de NiCd, no es necesario ningún cambio en toda la vida útil de la batería.

Otra característica notable en el éxito de la tecnología FNC es que el volumen del material activo cambia con cada cambio en el ciclo de descarga. El material del transportador de otras tecnologías es incapaz de absorber estos cambios. Por otra parte, los electrodos de fibra estructurada FNC son capaces de ajustarse para cambiar en volumen durante toda la vida útil de la batería, manteniendo así un contacto continuo entre el material activo y el electrodo.

Ventajas de esta tecnología

Las ventajas de esta tecnología son patentes sobre todo en aplicaciones que requieren baterías con larga vida útil. Destacamos sobre todo:
  • No hay fallos repentinos porque no hay corrosión interna.
  • Hasta 25 años de vida útil.
  • Más de 3000 ciclos de carga/descarga.
  • La batería no falla en caso de descarga profunda.
  • Más del 85 % de la capacidad nominal disponible a - 20 ºC.
  • Rápida facilidad de carga en corrientes de hasta 7xC5.
  • No hay gases corrosivos en operación de carga en flotación.

En resumen, los beneficios de la tecnología FNC son los siguientes:
  • Resistencia interna muy baja.
  • Alta densidad de energía.
  • Extremadamente buena resistencia a los ciclos.
  • Mínima susceptibilidad a vibraciones y choques.
  • Distintivamente una mayor estabilidad a largo plazo.
  • Vida útil considerablemente más alta.
El voltaje nominal de una célula FNC es típicamente 1.2 voltios. Puede operarse con fiabilidad con un rango de temperaturas que va de - 20 a + 50 ºC. Con electrolitos especiales, es posible trabajar con temperaturas que van de - 50 a + 60 ºC.


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