¿Por qué se usan baterías de iones de litio de 3.8V en dispositivos móviles, en lugar de baterías de 3.6V o 3.7V?

He notado una tendencia extraña en las baterías de iones de litio utilizadas en teléfonos inteligentes y tabletas: en lugar de las 3.6V o 3.7V por celda típicas de la mayoría de las baterías de iones de litio en otros tipos de dispositivos de consumo, usan baterías de 3.8V que son cargado a un voltaje máximo de 4.35V (este es el caso con mi Nexus 5X y Nexus 9). En al menos un caso (la batería LG G5 ), la batería tiene un voltaje nominal de 3.85V y se carga a 4.4V.

¿Qué pasa con estas células de iones de litio de alto voltaje? Puedo entender que el voltaje más alto se traduce en más energía en general, pero ¿por qué buscar un voltaje más alto en lugar de solo una mayor capacidad (como se hace con las celdas 18650)? ¿Hay algún inconveniente en usar este tipo de batería?

Una discusión de chat que comienza aquí sugiere que este voltaje más alto es específico de las baterías de Li-poli y no se aplica a las células cilíndricas como 18650 o las células prismáticas como las que se usan en las baterías de cámaras compactas. ¿Es este realmente el caso?

— bwDraco
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¿Posiblemente mejoras en la construcción y / o química que lo permitan? Creo que un voltaje de estado cargado más alto se traduce en fuerzas mecánicas internas más altas en las baterías de Li-po.

— user2943160

No estoy seguro de que podamos proporcionar una respuesta exacta a su pregunta. Estos detalles están en el nivel de fabricación y, a medida que el proceso y los materiales mejoran, el voltaje más alto es un efecto secundario natural. Los detalles finos son propiedad y están protegidos por derechos de autor, por lo que es probable que incluso Wikipedia no ofrezca ayuda.

— Sparky256

@ Sparky256: No estoy necesariamente buscando información sobre la química subyacente. Estoy buscando información sobre las razones prácticas para preferir este tipo de química en dispositivos móviles y las compensaciones involucradas.

— bwDraco

@bwDraco. Es una química refinada, no una nueva química, o el cambio en el voltaje sería más dramático que el décimo de un voltio. Los fabricantes de baterías protegen estos detalles del proceso. No se hacen públicos, ya que 15 minutos de búsqueda no han dado resultados. Es como preguntar cómo los condensadores son más pequeños pero con mayor o la misma capacidad. Se trata de un mejor proceso de fabricación y materiales más puros.

— Sparky256

Voy a adivinar que si dejan el voltaje igual, solo pueden aumentar la capacidad al hacer que las células sean más grandes / gruesas en comparación con el vudú químico que encontraron para aumentar el voltaje y aumentar la capacidad general sin aumentar el tamaño físico.

— Vince Patron

Respuestas:

Así que investigué un poco y descubrí que hay un avance reciente en la tecnología de baterías que permite que las células LiPo, utilizadas tanto en dispositivos móviles como en aplicaciones de aficionados / RC, funcionen a voltajes más altos. Específicamente, se utiliza un aditivo de silicio-grafeno en el ánodo para proteger contra la corrosión a voltajes más altos, lo que les permite cargarse a 4.35V o incluso 4.4V. Esto da como resultado una densidad de energía ligeramente mayor, pero cargar la batería a voltajes más altos puede reducir su vida útil.

El alto consumo de energía de los dispositivos móviles significa que la alta densidad de energía es más importante que cualquier otra característica. Esto significa que la vida útil reducida es una compensación aceptable; Dado que el consumidor típico reemplaza su teléfono inteligente cada dos años, la vida útil no es un requisito importante.

En esencia, el voltaje más alto es solo otra vía de aumento de la densidad energética general.

— bwDraco
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+1 para un buen resumen de todos los comentarios anteriores y buena intuición.

— Sparky256

Prácticamente, hacen trampa al sobrecargarlos. Por eso mueren más rápido. Puedo usar 4.4V con cualquier celda de Li-Ion pero no durará tanto como de costumbre.

— Overmind

@ Overmind, no, no "engañan". Esta respuesta establece específicamente que los avances tecnológicos permiten que esto suceda. Las células modernas de 4.35 V tienen el mismo número o más alto de ciclos de carga-descarga, lo que está garantizado por las pruebas de investigación, caracterización y producción.

— Ale..chenski

Sí, hacen trampa. Cárguelos solo a 4.2 y verá mejoras muy significativas en la duración de la batería. Puedo OC cualquier celda 18650 a 4.35 y funciona bien, pero terminará con una vida útil significativamente más corta. Está probado y probado para las células LG, Samsung, Sony y Sanyo / Panasonic.

— Overmind

@ Overmind: No. Hay un cambio real en la química celular que permite esto. Para celdas normales, no es seguro cargar 4.35V de forma regular y es básicamente el margen de seguridad. Para las nuevas celdas, 4.35V es un voltaje seguro, incluso si la carga a ese voltaje acelera la degradación de la celda. Es una cuestión de ventilación de celdas / riesgo de incendio más que cualquier otra cosa; La química mejorada mitiga este riesgo y permite voltajes más altos.

— bwDraco

-2

este número 3.6-3.7-3.8V es el voltaje nominal de la celda durante su descarga. ejemplo: una batería se carga a 4.2V para vaciar 3.0V a una velocidad lineal, tendrá un voltaje nominal de 3.6V. Una segunda batería pasa de 4.3V llena a 3.3V vacía tendrá un voltaje nominal de 3.8V

Si su dispositivo utiliza 3 vatios de potencia, entonces la batería tendrá que entregar 714 mA a 4,2 V, pero cuando esté casi vacía a 3,0 V, la batería tendrá que entregar 1000 mA. La capacidad de la batería de (ejemplo =>) 1500 mAh estará vacía más rápido. La segunda batería entregará 697 mA a 4,3 V hasta 909 mA a 3,3 V cuando esté casi vacía.

una batería de 3.8V 1500mAh funcionará más que una batería de 3.6V 1500mAh. un voltaje de descarga más estable es mejor que una mayor capacidad en una batería. Lo más importante para su dispositivo es la tasa de Wh.

3.8V x 1800mAh = 6.8Wh

3.6V x 1900mAh = 6.8Wh

Un dispositivo que use 1W funcionará 6.8 horas con ambas baterías

— andy
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