Guía completa para entender las pilas, los módulos y los paquetes de pilas

La importancia de los componentes de la batería en las aplicaciones modernas

Los sistemas de baterías son la columna vertebral de aplicaciones como vehículos eléctricos, vehículos recreativos, embarcaciones, carritos de golf y almacenamiento de energía solar. Para fabricantes, jefes de almacén y coordinadores logísticos, comprender los componentes de pilas, módulos y baterías parece ser un factor clave en el diseño de productos de alto rendimiento, seguros y rentables. Estos componentes -células, módulos y paquetes- trabajan juntos para suministrar energía, pero cada uno desempeña un papel distinto a la hora de garantizar la fiabilidad y la eficiencia.

Imagine un vehículo eléctrico con una batería que falla a mitad de trayecto o un sistema solar incapaz de almacenar energía debido a un mal diseño. Estos problemas pueden frustrar a los usuarios, aumentar los costes y dañar la reputación de su marca. Por el contrario, un sistema de baterías bien diseñado, construido con un claro conocimiento de sus componentes, garantiza un rendimiento constante, una mayor seguridad y una vida útil más larga, satisfaciendo las necesidades de los conductores de vehículos eléctricos, campistas de vehículos recreativos u operadores solares. Si domina estos componentes, podrá crear productos que destaquen en mercados competitivos.

Esta guía explica pilas, módulos y bateríasEn este libro se explican con claridad sus definiciones, funciones, procesos de montaje, ventajas y retos. Incluye una historia de éxito de un cliente para mostrar el impacto en el mundo real. Tecnología del litio de Yibai se especializa en soluciones de baterías personalizadas para elevar sus productos. ¿Quiere optimizar sus sistemas de baterías? Póngase en contacto con nosotros para empezar.

¿Qué son las pilas?

La célula de una pila es el elemento fundamental de cualquier sistema de pilas, ya que genera corriente eléctrica mediante reacciones químicas. En pilas, módulos y baterías, la célula es la unidad más pequeña, que determina las principales características de rendimiento del sistema, como el voltaje, la capacidad y la eficiencia.

Las pilas están disponibles en varios tipos químicos, cada uno de ellos adecuado para aplicaciones específicas. Las pilas de iones de litio, como las de fosfato de hierro y litio (LiFePO4) y las de níquel, manganeso y cobalto (NMC), son habituales por su alta densidad energética y larga vida útil. El LiFePO4 ofrece seguridad y durabilidad, ideal para vehículos recreativos o almacenamiento solar, mientras que el NMC proporciona mayor capacidad para vehículos eléctricos (Battery University Cell Chemistries). Las pilas de plomo-ácido, aunque menos comunes, se utilizan en algunas aplicaciones de bajo coste.

Las pilas también se definen por su formato: cilíndricas (por ejemplo, las 18650), prismáticas o en bolsa. Las cilíndricas son duraderas y económicas, las prismáticas optimizan el espacio y las de bolsa son ligeras pero requieren un manejo cuidadoso. Por ejemplo, un vehículo eléctrico puede usar pilas cilíndricas por su fiabilidad, mientras que un sistema solar puede usar pilas prismáticas por su diseño compacto.

El rendimiento de la célula depende de su tensión (por ejemplo, 3,2 V para LiFePO4) y capacidad (medida en amperios-hora, Ah). El rendimiento de una sola célula es limitado, por lo que se combinan varias para satisfacer las necesidades de la aplicación. Conocer los tipos y formatos de celdas es crucial para diseñar sistemas de baterías eficientes. Para explorar las opciones de celdas, pulse aquí!

¿Qué son los módulos de baterías?

Un módulo de batería es un grupo de celdas interconectadas diseñadas para suministrar niveles específicos de tensión y capacidad dentro de un sistema de baterías. En pilas, módulos y baterías, los módulos actúan como unidades intermedias, combinando células para mejorar la escalabilidad y la capacidad de gestión.

Los módulos se crean conectando las pilas en serie para aumentar la tensión o en paralelo para aumentar la capacidad. Por ejemplo, si se conectan diez celdas LiFePO4 de 3,2 V en serie se obtiene un módulo de 32 V, mientras que si se conectan cinco celdas en paralelo se aumenta la capacidad en Ah. Esta flexibilidad permite a los módulos satisfacer diversas necesidades de aplicación, como alimentar los electrodomésticos de un vehículo recreativo o el motor de un vehículo eléctrico.

Los módulos incluyen componentes como barras colectoras, cableado y, en ocasiones, un sistema básico de gestión de baterías (BMS) para controlar el estado de las células. Se alojan en carcasas protectoras para garantizar su seguridad y durabilidad. Los módulos simplifican el montaje al estandarizar los componentes, lo que facilita el escalado de la producción o la sustitución de unidades defectuosas (Diseño de módulos universitarios de baterías).

Por ejemplo, un sistema de almacenamiento solar podría utilizar varios módulos de 48 V para lograr una gran capacidad, mientras que un vehículo eléctrico podría utilizar módulos más pequeños para facilitar la integración. Los módulos equilibran el rendimiento y la practicidad, permitiendo un diseño eficiente del sistema. Más información sobre la personalización de módulos, Contacte con nosotros!.

¿Qué son las baterías?

Una batería es un sistema completo e integrado que combina varios módulos o celdas para suministrar energía a una aplicación. En pilas, módulos y baterías, el pack es el producto final, que incorpora todos los componentes necesarios para un funcionamiento seguro y fiable.

Los packs incluyen celdas o módulos, un BMS robusto, sistemas de gestión térmica (por ejemplo, aletas de refrigeración o ventiladores) y carcasas protectoras. El BMS controla el voltaje, la temperatura y el SOC, evitando sobrecargas, cortocircuitos o escapes térmicos, algo fundamental en las baterías de litio (NFPA Lithium Battery Safety). Los sistemas térmicos mantienen temperaturas de funcionamiento seguras, especialmente en aplicaciones de alta demanda como los vehículos eléctricos.

Los paquetes se adaptan a los requisitos de voltaje, capacidad y tamaño de la aplicación. Por ejemplo, un pack de baterías para vehículos recreativos podría combinar cuatro módulos de 12 V para un sistema de 48 V, mientras que un pack para vehículos eléctricos podría integrar docenas de módulos para una salida de 400 V. La carcasa garantiza la durabilidad frente a vibraciones, humedad o impactos, lo que hace que las baterías sean adecuadas para entornos difíciles.

Los packs también permiten funciones inteligentes, como la conectividad Bluetooth para la monitorización del SOC, como ya se ha mencionado en debates anteriores sobre baterías de litio. Estas funciones mejoran la experiencia del usuario, por ejemplo, permitiendo a los campistas hacer un seguimiento del consumo de energía. El diseño de baterías eficaces requiere un equilibrio entre rendimiento, seguridad y coste.