¿Cuántas células de litio se necesitan para fabricar una batería de 12 V?

1 de diciembre de 2024

El número de celdas de litio necesarias para crear una batería de 12 V varía en función del tipo de celdas utilizadas, con configuraciones comunes que suelen implicar cuatro celdas en serie, como celdas de iones de litio de 3,7 V o LiFePO4 de 3,2 V, aunque algunas configuraciones pueden utilizar tres celdas 18650 para salidas de voltaje ligeramente inferiores.

Tensión nominal de la pila de litio

Las celdas de litio utilizadas en las configuraciones de baterías de 12 V son de distintos tipos, cada uno con su propia tensión nominal. Esta variación afecta al número de celdas necesarias para alcanzar la salida de 12 V deseada.

Tipo de célula	Tensión nominal	Pilas para batería de 12 V
Li-ion estándar	3.7V	4 células
LiFePO4	3.2V	4 células
18650 Li-ion	3,6V - 3,7V	3-4 células

La elección del tipo de pila depende de factores como el rendimiento deseado, los requisitos de seguridad y las necesidades específicas de la aplicación. Aunque las configuraciones de 4 celdas son las más comunes, algunas configuraciones pueden utilizar 3 celdas, especialmente con baterías 18650, aunque esto resulta en una salida de voltaje ligeramente inferior.

Configuración de la célula de 3,7 V

Las celdas de iones de litio de 3,7 V se utilizan habitualmente en configuraciones de baterías de 12 V debido a su alta densidad energética y a su amplia disponibilidad. Para conseguir una salida de 12 V, se suelen conectar cuatro de estas celdas en serie.

Configuración	Detalles
Número de células	4
Tensión de la célula	3.7V
Tensión total	14.8V ( $4 \times 3.7 V$ )
Tipo de célula	Iones de litio
Aplicación típica	Sistemas estándar de 12 V, electrónica portátil

Esta configuración da como resultado un voltaje total de 14,8 V, adecuado para la mayoría de las aplicaciones de 12 V. El voltaje ligeramente superior tiene en cuenta la caída de tensión bajo carga y permite un ciclo de descarga más completo. En algunos casos, se pueden utilizar tres celdas 18650 (un tipo específico de celda de iones de litio de 3,7 V) para crear una batería de 12 V, lo que da como resultado una salida nominal de 11,1 V. Esta configuración es menos común, pero puede ser útil en aplicaciones sensibles al peso o cuando se acepta un voltaje ligeramente inferior.

Configuración de la célula de 3,2 V

Las celdas de fosfato de hierro y litio de 3,2 V (LiFePO4) son una alternativa muy popular para construir baterías de 12 V por sus características de seguridad y su mayor vida útil. Para conseguir una configuración de 12 V, se suelen conectar en serie cuatro celdas LiFePO4 de 3,2 V.

Configuración	Detalles
Número de células	4
Tensión de la célula	3.2V
Tensión total	12.8V ( $4 \times 3.2 V$ )
Tipo de célula	LiFePO4
Aplicación típica	Sistemas de 12 V que requieren gran seguridad y longevidad

Esta configuración da como resultado una tensión total de 12,8 V, ideal para aplicaciones de 12 V. Las células LiFePO4 son conocidas por su estabilidad y capacidad para soportar más ciclos de carga y descarga en comparación con las células de iones de litio estándar, lo que las hace adecuadas para aplicaciones en las que la seguridad y la fiabilidad a largo plazo son primordiales.

Configuraciones de batería alternativas

Aunque las configuraciones de 4 celdas son las más comunes para las baterías de litio de 12 V, existen configuraciones alternativas para satisfacer necesidades o limitaciones específicas. Estas variaciones pueden ofrecer diferentes compensaciones en términos de voltaje, capacidad y rendimiento.

Configuración	Detalles	Aplicaciones
3 pilas 18650	11,1 V nominales (3 x 3,7 V)	Dispositivos de 12 V de bajo consumo, aplicaciones sensibles al peso
4 x células LiFePO4	12,8 V nominales (4 x 3,2 V)	Requisitos de alta seguridad, necesidades de ciclo de vida largo
5 x células LiFePO4	16 V nominales (5 x 3,2 V)	Mayores requisitos de tensión, equipos sensibles a la tensión

La configuración de 3 pilas 18650 puede utilizarse en algunos casos en los que es aceptable un voltaje ligeramente inferior, ya que ofrece una solución más compacta y ligera.. Para aplicaciones que requieren una mayor seguridad y longevidad, una configuración LiFePO4 de 4 celdas proporciona una salida estable de 12,8 V.. En escenarios que exigen voltajes más altos, se puede emplear una configuración LiFePO4 de 5 celdas, aunque esto es menos común para aplicaciones estándar de 12V.

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Conclusión

Las baterías de iones de litio han revolucionado las soluciones de energía portátiles, ofreciendo una gama de configuraciones para satisfacer diversos requisitos de voltaje. La batería de litio de 12 V, compuesta normalmente por cuatro celdas en serie, destaca como una opción versátil para diversas aplicaciones.

Principales conclusiones	Detalles
Configuración estándar	4 células en serie para una salida de 12 V
Tipos de células	Li-ion (3,7 V), LiFePO4 (3,2 V), 18650 (3,6 V-3,7 V)
Rango de tensión	De 11,1 V a 14,8 V, según el tipo de célula y la configuración
Consideraciones de seguridad	Las células LiFePO4 ofrecen mayor seguridad y longevidad
Flexibilidad	Configuraciones alternativas disponibles para necesidades específicas

La elección del tipo y la configuración de las pilas depende de factores como la densidad energética, la potencia de salida, los requisitos de seguridad y la aplicación prevista. Como la tecnología de las baterías sigue avanzando, podemos esperar soluciones aún más eficientes y adaptadas a las necesidades de alimentación de 12 V en el futuro.

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