Reparando una batería 9V Litio-ion

Las baterías de 9V de iones de litio son una innovación significativa en el mundo de la energía portátil. Aunque técnicamente no alcanzan los 9V, con un máximo de 8,4V, estas baterías son una opción popular debido a su capacidad de recarga y su rendimiento superior en comparación con las baterías alcalinas tradicionales.

Las baterías de iones de litio, en general, tienen una densidad de energía significativamente mayor que las baterías alcalinas. Esto significa que pueden almacenar más energía en un espacio más pequeño, lo que las hace ideales para dispositivos que requieren una gran cantidad de energía pero tienen limitaciones de espacio. Además, las baterías de iones de litio tienen una autodescarga muy baja, lo que significa que pueden mantener su carga durante un período de tiempo más largo.

Sin embargo, una de las desventajas de las baterías de iones de litio es que pueden desequilibrarse. Esto ocurre cuando las celdas individuales dentro de la batería se cargan o descargan a diferentes velocidades. En una batería de 9V de iones de litio, que contiene dos celdas de 4,2V en serie, este desequilibrio puede ser problemático. Si una celda se carga más rápido que la otra, la batería puede sobrecargarse, lo que puede llevar a un rendimiento reducido o incluso a un fallo de la batería.

Para solucionar este problema, se puede añadir una pequeña placa balanceadora a la batería. Esta placa, que se puede ver en las fotos adjuntas, ayuda a asegurar que las celdas individuales dentro de la batería se carguen a la misma velocidad. Esto no sólo mejora el rendimiento de la batería, sino que también puede prolongar su vida útil:

Además de la placa balanceadora, existen otras formas de mantener el equilibrio de las celdas en una batería de iones de litio. Por ejemplo, algunos cargadores de baterías tienen funciones de balanceo incorporadas. Estos cargadores pueden detectar cuando una celda se está cargando más rápido que las otras y ajustar la velocidad de carga en consecuencia.

Es importante recordar que, aunque las baterías de iones de litio son una opción de energía portátil superior, también requieren un manejo cuidadoso. Las baterías de iones de litio pueden ser peligrosas si se manejan incorrectamente, y es importante seguir todas las instrucciones del fabricante al cargar y utilizar estas baterías.

Cómo alargar la vida de la batería de tu coche eléctrico; desmontando mitos

Seat Mii eléctrico cargando bajo la lluvia

Olvidaros de lo que os han dicho hasta ahora, con las baterías de litio sólo tenemos que tener en cuenta lo siguiente:

• Recarga tan a menudo como quieras. Lo ideal son recargas cortas, para mantener la carga entre el 20 y el 80% para maximizar el número de ciclos, pero sobre todo evitar descargarla por debajo del 15%; y nunca la dejes descargada, cárgala lo antes posible.
• Pueden dejarse enchufadas al 100% de carga, (ya que en realidad el fabricante limita la carga a entre un 80 y 90%) pero no es recomendable por largo tiempo. Estar por largos períodos al 100%  las va degradando, aunque no tanto como dejarlas por debajo del 20% de carga.
• La batería durará más años cuanto más fresca se conserve, si se mantiene a una temperatura cercana a 5ºC perderá, tras un año, un 20% menos que si se conserva a 30ºC.
• Las baterías también se degradan por corrientes altas; conducir de forma agresiva, al igual que con un coche con motor de explosión, conlleva una reducción mas rápida de su vida útil y capacidad, sobre todo si se utilizan recargas rápidas a menudo, conlleva una degradación mayor y una reducción de su vida útil.

Más información:
Análisis de baterías 18650 con mayores amperios de descarga constante

http://batteryuniversity.com/learn/article/bu_808b_what_causes_li_ion_to_die

http://batteryuniversity.com/learn/article/discharge_methods

http://batteryuniversity.com/learn/article/how_to_prolong_lithium_based_batteries

http://batteryuniversity.com/learn/article/batteries_for_medical_consumer_hobbyist

http://batteryuniversity.com/learn/article/types_of_lithium_ion

Cómo cambiar la batería a una afeitadora (y otros aparatos inalámbricos)

Reparamos la afeitadora Philips RQ1155

Las afeitadoras de alta gama como la Serie 7000 de Philips superan los 100€, pero al cabo de 3/4 años la batería deja de mantener carga, o incluso antes si nos la hemos dejado olvidada más de un año sin cargar (las baterías de litio se estropean al vaciarse del todo), por lo que merece la pena su reparación, que como veréis es sencilla y se hace en media hora.

Buscamos algún tutorial para desarmar el aparato en cuestión,

Y accedemos a la batería de litio que debemos reemplazar por otra del mismo tamaño:

Soltamos los terminales:

Y soldamos la nueva batería con estañador, ésta de 700 mAh y tamaño 14250 (similar a AA en este caso):

Así queda la batería soldada al circuito, muy importante respetar las polaridades:

Y volvemos a montar la afeitadora invirtiendo los pasos de desmontaje:

Abogo por el aprovechamiento y reutilización de los electrodomésticos; en este caso sólo nos ha costado 3€ la nueva batería, que nos dará para varios años más de afeitado ecológico!

Soldadora de puntos muy práctica y fácil de construir con un transformador de microondas

En este tuto os hablaré de una herramienta que utilizo muchísimo para la construcción de mis baterías, tutorial también disponible en el este enlace en vídeo, pero de forma resumida, y añadiré el esquema de conexiones que me han pedido varias veces:

Lo mejor del mismo es el brazo flexible, yo utilicé cable de cobre de 15 mm. por su alto amperaje, para que no haya pérdidas y perdamos potencia en el mismo.

Con 800W nos permitirá soldar pletinas de hasta 0,2 mm. de grosor, como las utilizadas en baterías.

NOTA: La soldadora de puntos, el mismo sistema utilizado en las cadenas de montaje con robots de soldadura de chasis de vehículos, se basa en la menor conductividad del acero o níquel, por lo que la electricidad al tener más resistencia para circular, pone el material al rojo hasta fundirlo y unirlo en la zona de contacto. Si se emplea en material tan conductor como el cobre, las puntas se quedan pegadas y no es práctico.

Sólo necesitamos lo siguiente; con un presupuesto de 60€ nos llega:

1. Un transformador de microondas, cuanto más grande mejor; habitualmente son de 700W, pero si conseguimos de 800W será más sencillo introducir el cable gordo en el secundario.
2. Un relé de estado sólido o SSR para 220V AC que se active con entre 3 y 30VDC en la alimentación de entre 20A y 100A (El empleado es un SSR 100DA).
3. Un transformador AC-DC entre 5 y 12V para activar el relé.
4. Un interruptor-pulsador para activarlo brevemente, sin enclavamiento.
5. Un metro de cable gordo, entre 10 y 15 mm. de alma de cobre.
6. Un par de bornas grandes, donde entre el cable que estamos usando, para sujetar las puntas.
7. Un trozo de tubo de cobre de Ø18-20 mm. para fabricar las puntas (podemos utilizar varilla de cobre de 5 mm. por ej.).
8. Para resguardar los elementos es conveniente una caja vacía de fuente de alimentación de ordenador (aprovecharemos la conexión de entrada de corriente).

Modificando batería 12V 20AH LifePo4 con indicador de nivel, cargador USB y toma de carga

Batería con puerto USB y suficiente energía para iluminar durante 26 horas con 9W LED

Este proyecto era sencillo; se trataba de proporcionar una batería para iluminación en una chabola sin electricidad durante varias horas con una lámpara LED de 9W E27 (12/24V) y poder recargarla luego en casa, además de un puerto USB para cargar el móvil o cualquier otro aparato con ella.

Utilizar una batería de plomo no era plan, pues se degradaría rápidamente con las descargas profundas, y su peso la hacía poco práctica.

Construcción de batería para bici 12Ah 52V utilizando carcasa china

Hace poco un conocido me preguntó por la preparación de una batería a partir de una carcasa prefabricada para la ocasión. El problema era que estaba diseñada para colocar un BMS especialmente fabricado para ella, con 6 alojamientos para los MOSFET, en aluminio (foto superior).
Al no disponer de él, tuve que recortar parte del plástico y adaptarlo para un BMS lo más pequeño posible.

Piezas de las que se compone la carcasa prefabricada para 13S:

Construir batería para coche de Litio 12V LiFepo4 30Ah 350A máx

Hace tiempo os hablé de un proyecto que cancelé de batería de coche de 12V, pero que he reconsiderado por las siguientes razones, cansado de cambiar la batería del obsoleto plomo cada 5 años.

ATENCIÓN: Tened en cuenta que el modelo de BMS utilizado BLOQUEA la batería en caso de superar el amperaje máximo admitido (350A en este caso). Si por ejemplo se os olvidara la 1ª metida con el freno de mano echado, al arrancar se supera este consumo (es un corto prácticamente) y se cortará el suministro del BMS, y ya no os arrancará hasta que rearméis el BMS (que sólo sucede si bajamos el consumo a 0, cosa que en un coche sólo se consigue desconectando la batería y volviendo a conectarla). Actualmente intento localizar un BMS que se desbloquee con pequeños consumos. No me ha pasado nunca, pero el riesgo existe (en cambio, esta batería puede mover cualquier coche sólo con su fuerza en medio de una cuesta, o arrancarla con la 1ª puesta pero sin freno de mano, lo tengo comprobado).

Con un presupuesto de 300€ (200 las 48 pilas ANR26650m1B originales, 60€ BMS y resto pletinas, cable, accesorios y material para cajas 3D) he estimado que merecía la pena probar, a ver si dura más de 10 años y lo habré amortizado.
Hay disponibles baterías similares de fabricación china, y bastante asequibles, pero quería asegurarme de su calidad y durabilidad.
He elegido las baterías de A123 por su calidad y quiero una batería eterna, pero también podrían servir otras más económicas que entregan 30A pico, si ponemos 10 en paralelo ya tenemos los 300A pico que necesitamos para arrancar cualquier coche. No está de más comprobar que no nos dan gato por liebre comprobando la impedancia (resistencia interna) de las baterías que compramos, como se explica en el vídeo.

Además, me inspiré en que la propia A123 indicaba disponer de baterías de este tipo para vehículos basadas en sus celdas de gran calidad (sacrifican algo la capacidad a cambio de la alta tasa de descarga):

http://www.a123systems.com/

EXENCIÓN DE RESPONSABILIDAD: La batería que fabricamos es totalmente segura, no arde ni explota como otro tipo de baterías de Litio, y con sólo 12V no representa peligro alguno, pero no me responsabilizo (ni por error u omisión) de nada de lo que te pueda pasar si tratas de seguir mis instrucciones.

Ventajas del cambio:

- Durabilidad multiplicada por 4; es probable que dure 20 años si el BMS chino aguanta ese tiempo. Lo peor que puede pasar es que falle el BMS y no arranque, pero es fácil de sustituir. A 12/05/19 llevo usándola 1500 km sin problemas.
- Sin apenas auto-descarga; podemos dejar el coche sin usar meses que a la vuelta tendrá batería.
- Quitamos 15 kg. al coche lo que además aumenta la seguridad, en caso de accidente ni conductor ni pasajeros tendrán peligro; una batería de plomo es un peligro por su masa.
- Las descargas profundas no la dañan en absoluto; si nos dejamos las luces encendidas, basta con recargarla (aparte de que no genera gases peligrosos como nitrógeno durante su recarga, ni requiere ningún tipo de mantenimiento en su vida útil).
- Eliminamos el plomo de las baterías clásicas, que es muy contaminante, aunque habitualmente se recicla por su coste, en el pasado he visto más de una tirada en el campo.

Análisis de SAI APC smart-ups 1000VA: A fondo hardware/software

Los SAIs APC son de lo mejorcito en calidad y fiabilidad, con características como las siguientes:

• Filtrado de ruído y picos altos/bajos de tensión (con elementos pasivos y activos como bobinas y varistores).
• Parámetros de apagado y recuperación basados en carga y temperatura configurables en el servidor o equipo conectado al mismo, con programa gratuíto Parachute Business (o sin necesidad del mismo si se dispone la tarjeta de gestión por ethernet).
• Calibrado de batería manual (aproximación de tiempo restante).
• Posibilidad de hacerlas compatibles con baterías de menor potencia reduciendo el porcentaje de carga admisible (si admite 670W y la batería sólo es capaz de entregar 15Ax27V=400W 
• Chequeo automático del estado de la batería cada 14 o 7 días (configurable), avisando si necesita reemplazo.
• Sensado de temperaturas internas y apagado de seguridad por alta temperatura configurable.
• Medición de consumos energéticos de los equipos conectados.
• Muy alta eficiencia del 92%, récord en equipos SAI.

En el hardware se nota que son líderes en ventas, con un diseño y fiabilidad muy cuidados, muestra de la alta eficiencia conseguida, con lo que se derrocha muy poca energía en la conversión/mantenimiento.

Controladora y firmware

La etapa de filtrado AC contiene varios condensadores y bobinas para filtrar ruído, armónicos y picos indeseados.

Construir una batería Li-Ion a medida: Sustituyendo una de plomo

Como os comenté en el artículo dedicado a los BMS, o circuitos de control para baterías de Li-Ion, podemos utilizar 4 pilas LiFePo4 para sustituir a una batería de plomo, muy conveniente y rentable sobre todo donde se requiere descarga profunda y muchos ciclos de uso, como un SAI (Sistema de Alimentación Ininterrumpida).

Anteriormente me planteé sustituir de esta forma la de un coche, pero es inviable por seguridad y sobre todo por precio ya que no aprovecharemos sus capacidades 

En el siguiente vídeo os voy a mostrar aprenderemos diferentes conceptos, básicos a la hora de montar cualquier batería:

Cómo construir una batería extendida para móvil / Comparando baterías originales con falsificadas

Dos baterías unidas en paralelo; una sin NFC y la otra con ello.

En esta entrada hablaremos de baterías de móviles, fabricación de baterías de duración extendida y baterías falsas (concretamente para el Samsung Galaxy S5).

Hace poco cambié de móvil, dejando aparcado mi viejo Galaxy S3 tras cuatro años de buen servicio. No sé vosotros, pero a mí que a los móviles les dure tan poco la batería no me gusta nada... así que tras buscar otro que me permitiera ponerle batería extendida, adquirí otro Samsung Galaxy S5 de segunda mano (ni el S6 ni el S7 te lo permiten).

Por suerte todavía fabrican varios modelos de baterías extendidas; en Amazon UK encontré las PowerBear que por unos 40€ con el envío te incluye la funda protectora y tapa trasera (hay modelos más baratos, pero hay que coger la funda aparte).

Aprovechando que tengo el iCharger 1010B+, comprobé la capacidad real (que por su tamaño ya sabía yo que no serían los 7800 publicitados) y dio los 5200mAh esperados (en la imagen algo menos porque el cargador sólo admite hasta 4,3V, no los 4,4V que permiten las de móvil).

Cómo ampliar capacidad de una batería de portátil de 4,4Ah a 8,7Ah

Explicaremos cómo duplicar la capacidad de una batería de portátil

En esta entrada os comentaré sobre las posibilidades que tenemos ampliando la capacidad de una batería de litio para portátil, o renovarlas.

Antes de nada avisaros que no merece la pena reparar una batería de este tipo a menos que nos sobre el tiempo, o que queramos hacerla de una capacidad especial como he hecho yo, ya que podemos conseguirlas compatibles muy económicas en cualquier tienda online. Además si ya está deteriorada, normalmente llevan un chip de control de capacidad que no se puede recalibrar fácilmente, con lo que aunque tengan la batería llena, la capacidad y respuesta seguirá siendo como si estuviera vacía.

Últimas mejoras en la bici eléctrica: Nueva batería monitorizada con BMS inteligente por bluetooth

En esta entrada os voy a hablar de la última actualización de nuestra bici eléctrica: Nueva batería de 18Ah y nuevo BMS totalmente programable (Aliexpress):

• Balanceo de celdas, constante o sólo en la carga, a partir de un voltaje determinado.
• Voltajes mínimos y máximos, amperaje máximo (hasta 150A) programables.
• Conexión bluetooth o RS232 para programación/monitorización; la conexión bluetooth permite monitorización en línea vía app Android, con posibilidad de bloqueo de batería anti-cacos, programación "al vuelo", etc
• Con sensores de temperatura de batería para seguridad/autodesconexión.

Gracias a este nuevo BMS podemos evitar que la batería baje del 10% de carga, cambiando los 2,5V por celda con el que suelen venir prediseñados los BMS, por otro más saludable para la batería como 3,1V con lo que reservamos al menos entre un 5 y un 10% de carga y alargamos su vida útil.

Por otro lado, la batería ahora consta de 9x10s=90 unidades de la excelente pila Li-Mn Sony Konion VTC4 18650, con lo que tenemos 2Ahx9=18Ah de capacidad, más que suficiente para hacer unos 40 kms sin demasiadas cuestas.

Pero mejor que mil palabras, un vídeo en el que os comento por encima los detalles, y a continuación hago una prueba de ascenso para comprobar temperaturas y respuesta del motor y control:

Podemos monitorizar la carga de la bici y amperaje consumido por el módulo bluetooth, aunque la aplicación en este caso es muy inestable y se cuelga cada poco (para cambiar los valores de protección hay que cambiar el idioma del Android a inglés o no funcionará). Irán actualizando la app para corregir estos problemas, supongo.

Esta vez he mejorado la disposición de las celdas en el cuadro de la bici; al cambiarlas a tumbadas, facilita la conexión entre celdas además de evitar cualquier posible cortocircuito por desgaste por vibraciones. Para apoyarlas mejor he imprimido 6 apoyos con forma de media pila 18650 para distribuir mejor el peso también en el centro:

Para darle más potencia, la placa del BMS lleva por detrás más MOSFET; si instaláramos los que faltan podría manejar hasta 150A pico sin calentarse apenas, pero en mi caso no necesito más que 50A así que le he retirado los disipadores de aluminio que lleva a ambos lados y los MOSFET traseros para hacerla más liviana y fina, y poder colocarla sin problemas encima de la batería.

Además es muy conveniente aplicarle una capa de epoxi o silicona transparente en la zona de integrados, para aislar del agua y humedad y poder usarla bajo la lluvia sin miedo.

Ampliando la duración de la batería de la bici: Añadiendo dos celdas en el portaequipajes

La batería de mi bici constaba de 8 celdas en serie de 6 baterías LiFePo4 A123 en paralelo cada una, y me dí cuenta que podía tener algo más de velocidad punta y autonomía añadiendo dos celdas con las baterías LiFePo4 A123 que me sobraron y cambiando el BMS al que encontré de 10S y 60A (mucho mejor que el anterior de sólo 15Ah):

BMS/Control de carga de la batería LiFePo4 para 10 celdas y 60A máximo.

NOTA IMPORTANTE: Ampliar el número de celdas de una batería existente sólo se puede hacer si las celdas que añadimos son del mismo tipo de baterías, capacidad y estado de las mismas, es decir, si pueden dar el mismo amperaje sin dañarse, y durante el mismo tiempo. En caso contrario, se nos desbalancearán rápidamente y necesitaremos un BMS muy bueno para corregir las diferencias (y con probabilidad unas celdas se dañarán mucho antes que las otras). Se pueden mezclar baterías pero siempre que la capacidad por celda sea la misma, y que su rendimiento, con los amperios que demandemos, sea el mismo que el de las otras celdas. 

No me cansaré de repetir de que si montáis vosotros mismos una batería de Iones de Litio, que pongáis BMS, pues éste corta el paso de la corriente tanto en la sobrecarga como en la sobredescarga en cualquiera de las celdas, protegiéndolas.

Actualización 7/02/17: He podido comprobar que el balanceo se realiza de forma independiente cada 5 celdas, si os fijáis en el circuito, esto es así porque el control lo realizan de forma separada dos microprocesadores. Puede servir si las baterías son nuevas y no hay mucha diferencia entre celdas, pero es otro ejemplo de falsas especificaciones por parte del fabricante chino, que dará lugar, con el tiempo y las recargas, a que 5 baterías de un lado tengan diferente voltaje con las otras 5, y que si no se rectifica con un balanceo real cada X recargas, producirá a la larga un contraproducente desbalanceo (menor capacidad y duración). He pedido otro que realmente balancee, y además con cortes sobrecarga/descarga programables. Lo barato... sale caro.

Por otro lado, al aumentar sólo en 6V la carga máxima, puedo seguir utilizando la configuración del control del motor para 24V (al tener corte automático en caso de que baje demasiado el voltaje el propio BAC-281P, nos cortaría prematuramente la alimentación si usamos una batería de 33V con una configuración de 36V).

Características del BMS 10S LifePo4 60A con balanceo en carga ref. BMS-10SQZ6060LF375:

Datos importantes:

• Para 10 Celdas LiFe de 3,6V, 36V total.
• Pico de corriente máxima: 90A
• Corriente constante aprox. sin disipador: 30A
• Consumo en espera: 0,1 mAh (100 microAmperios/hora).
• Para que el balanceo sea efectivo con sólo 70mAh de balanceo por celda, la carga debe ser lo más lenta posible (en función de la diferencia de carga de celdas), recomendada <500mAh.

Como pude comprobar, cabían las 12 en una vieja carcasa de disco duro estropeada de aluminio. 

Tipos de Sistemas de Control de Baterías (BMS); construyendo baterías a medida

Complementando la información ya abundante en este blog sobre las baterías, su reciclaje y reparación, y los BMS, entraré a analizar los tipos de BMS y calidades que nos podemos encontrar entre los BMS chinos.
La principal razón de la corta vida de las baterías de cualquier tipo suele ser su mala conservación; bien porque permanecen descargadas o porque se descargan más de lo conveniente (tanto las de plomo como las de Li-ion no toleran bien las descargas por debajo de un determinado nivel).
Para proteger las baterías (sobre todo las de litio, peligrosas si se sobrecargan o cortocircuitan), los "Battery Management Systems" o BMS entran en juego para un buen uso y larga vida de las baterías.

Cómo elegir el BMS que necesitamos

Reparando un cargador Li-ion chino de 42V marca "Rait"

El circuito: en los disipadores un diodo UF1004 y un MOSFET tipo N de 600V MDP11N60(izda)

A un compañero se le había estropeado el cargador de su batería, me comentaba que le había dejado de funcionar, pegando un estallido al ir a cargar su batería de 20Ah para el patinete la última vez.

Normalmente cuando suena una pequeña explosión, es que algún componente electrónico se ha ido a freír gárgaras, así que revisé los componentes y a primera vista no se veía nada estropeado, ni siquiera el MOSFET se había dañado.

Se trata de un transformador de 180/240VAC a 42VDC y 5A de carga bastante sencillo (aunque el voltaje de salida real son 40,7V, mejor aún para la longevidad de la batería), de marca desconocida china que venía con la batería de 20Ah china que adquirió.

Al revisar las pistas por debajo, vemos lo que ha pasado: la pista que conecta con la salida no había aguantado el pico de intensidad del momento de conectar a cargar la batería (los condensadores pueden entregar una corriente importante en el momento de conexión); se ve que por diseño tiene 3 pistas (posiblemente para poner resistencias a modo de fusibles en las zonas estañadas) pero sólo tenía conectada 1.

Sustituyendo la batería del acelerador del ARRAY por una Li-Ion

Acelerador de array con batería de NI-MH sustituída por una Li-ion 18650

En esta entrada veremos otro ejemplo de actualización de una batería NI-MH por otra de Li-ion, mucho más duradera y sin efecto memoria, además de ahorrar un pico a la larga en baterías. Estas baterías modificadas llevan dos años funcionando sin ningún problema, y eso que eran baterías ya en su ciclo final de uso, recicladas.

Los arrays de discos en los servidores suelen llevar una unidad de aceleración con memoria y una batería para evitar la pérdida de datos en caso de que la luz se marche.

Dado que la batería de Ni-MH del acelerador de arrays de muchos servidores HP trabajan con 3,6V (tres pilas recargables de 1,2V en serie), es sencillo sustituirla por una batería protegida de Li-ion que trabaja entre 3 y 4,2V (a 3,6V está a un 40% de capacidad).

La batería original, repuesto ref. 307132-001 de HP, es de 500mAh, por lo que una Li-ion de 2600 mAh supera con creces esa capacidad, por lo que conservará más energía y durante más años que la original al no tener "efecto memoria" (seguramente dure más que el propio servidor), protegiendo mejor ante los apagones inesperados los datos (recomendado además un SAI).