Degradación de capacidad por ciclos de la batería

Fórmula

Descripción

La capacidad de la batería se degrada con cada ciclo de carga-descarga debido a cambios químicos y mecánicos irreversibles en los materiales de los electrodos. El modelo de degradación exponencial supone una pérdida porcentual constante por ciclo. Aunque es simplificado (la degradación real no es perfectamente constante), proporciona estimaciones útiles para la planificación de la vida útil de la batería. Las celdas de Li-ion se consideran típicamente al final de su vida útil al 80% de la capacidad inicial. La tasa de degradación depende de la química, la profundidad de descarga, la velocidad de carga, la temperatura y los límites de tensión. La química LFP suele tener tasas de degradación menores que la NMC o la NCA.

Variables

• Qₙ — Capacidad restante tras n ciclos (Ah)
• Q₀ — Capacidad inicial (Ah)
• fade — Pérdida fraccional de capacidad por ciclo (p. ej., 0.0002 para 0.02%/ciclo)
• n — Número de ciclos de carga-descarga

Notas prácticas

Ejemplo: Q₀ = 3000 mAh, fade = 0.0002/ciclo, después de 1000 ciclos: Q = 3000 × (1 − 0.0002)^1000 ≈ 2456 mAh (81.9%). Despejando n al 80% de capacidad: n = ln(0.8)/ln(0.9998) ≈ 1116 ciclos. Temperaturas más altas, descargas más profundas y cargas más rápidas aumentan todas la tasa de degradación. El envejecimiento por calendario también contribuye a la pérdida de capacidad independientemente del ciclado.