Por qué un número de ciclos por sí solo no dice nada
Un ciclo es la conversión de una capacidad — carga y descarga. Un ciclo completo corresponde a una descarga completa, un ciclo parcial a una fracción de la misma. Pero para el envejecimiento no cuenta el número de cargas, sino la cantidad total de carga convertida y las condiciones bajo las que se convierte. Por eso cada dato de ciclos necesita dos informaciones adicionales para ser comparable: la profundidad de descarga (DoD) — qué profundo se descarga por ciclo — y el límite de SoH en el que se define el fin de vida.
La profundidad de descarga (DoD) actúa físicamente: una descarga profunda significa mayor expansión mecánica en la red del electrodo y operación más cerca de los límites de tensión, donde la descomposición del electrolito y el crecimiento de la capa SEI aumentan. El ciclado superficial solicita menos la celda — y ofrece por tanto un múltiplo de ciclos.
El State of Health (SoH) describe la capacidad todavía disponible en comparación con el estado de nueva en porcentaje. Las hojas de datos suelen fijar el fin de vida en el 80 % SoH — a partir de ahí la celda se considera consumida, aunque técnicamente sigue funcionando.
La misma celda, vida útil completamente diferente
La siguiente tabla muestra una celda LiFePO4 típica bajo diferentes condiciones de operación. Las cifras son órdenes de magnitud, no una garantía de hoja de datos — pero hacen visible el efecto palanca:
| Profundidad de descarga (DoD) | Fin de vida (SoH) | ciclos alcanzables |
|---|---|---|
| 100 % | 80 % | ~3.000 |
| 80 % | 80 % | ~4.500 |
| 50 % | 80 % | ~8.000 |
| 50 % | 70 % | ~12.000 |
Dos cosas llaman la atención. Primero: si se reduce el DoD del 100 al 50 %, el número de ciclos no se duplica, sino que aumenta aproximadamente 2,5 veces — la relación es supralineal. Segundo: si además se baja el límite de SoH aceptado del 80 al 70 %, el número de ciclos útiles crece de nuevo considerablemente. La misma celda física 'tiene' por tanto entre 3.000 y más de 12.000 ciclos según el modo de uso. Quien solo compara 'ciclos', compara manzanas con naranjas.
Para el diseño esto significa: primero se define el fin de uso — ¿qué capacidad residual es suficiente para la operación? — y el DoD se determina a partir del perfil de carga real. Solo entonces es un dato de ciclos fiable.
La batería envejece también en el estante
Además del envejecimiento cíclico corre el calendárico: una celda de litio pierde capacidad incluso cuando no se usa. Los factores son la temperatura y el estado de carga. El almacenamiento caliente a SoC elevado acelera notablemente el crecimiento de la capa SEI; almacenada fresca y a SoC medio (alrededor del 40–60 %), la misma celda envejece considerablemente más despacio. Hasta alcanzar el 80 % SoH, la vida útil calendárica es aproximadamente de una década o más dependiendo de las condiciones. En aplicaciones con pocos ciclos al año no será el número de ciclos lo que lleve al fin de vida, sino el calendario — en ese caso la temperatura de almacenamiento importa más que cualquier dato de ciclos.
El patrón en la flota de proLogistik
Desde 2016 suministramos a proLogistik cajas de baterías móviles en carcasa Peli — varios cientos de unidades al año, con autonomía de hasta una semana por carga. A lo largo de los años esto generó un gran campo de paquetes idénticos bajo carga real, y eso es exactamente lo que hace visible el patrón: las unidades que raramente se descargaron profundamente en servicio y no se mantuvieron permanentemente al 100 % muestran un SoH residual notablemente más alto después de muchas cargas que aquellas que se descargaron completamente con regularidad y se recargaron inmediatamente al máximo. No es un resultado de laboratorio, sino la realidad de campo. La consecuencia la trasladamos de vuelta al diseño: donde la aplicación lo permite, la ventana utilizable se limita deliberadamente en lugar de aprovechar la capacidad completa — el SoH residual posterior es el rendimiento de esa decisión.
Reglas para la evaluación de datos de ciclos
Un número de ciclos sin DoD y límite de SoH no vale nada — exigir siempre ambos. Con la misma celda, el número de ciclos aumenta de forma supralineal cuando baja el DoD. Primero definir el fin de uso (qué capacidad residual es suficiente), luego derivar el DoD del perfil de carga, y entonces evaluar los ciclos. Con pocos ciclos al año, el envejecimiento calendárico es el factor determinante — atender la temperatura de almacenamiento y el SoC de almacenamiento. Donde sea posible, limitar la ventana de capacidad utilizable en lugar de aprovecharla al máximo; eso se refleja en el SoH residual.
Si puede indicar su perfil de carga — ciclos por día, profundidad de descarga típica, autonomía residual requerida al fin de vida — la vida útil realista de un paquete puede calcularse en lugar de estimarse. Esa es la base de cualquier diseño honesto.