Disponer de un buen cargador de batería es un factor esencial para que las baterías sean duraderas y puedan funcionar bien. En un mercado sensible al precio, los cargadores a menudo reciben una baja prioridad y obtienen el estado de «reconsideración posterior». La batería y el cargador deben ir juntos.
Los cargadores se identifican comúnmente por su velocidad de carga. Los productos de consumo vienen con un cargador personal de bajo coste que funciona bien cuando se usa según las indicaciones. El cargador industrial a menudo lo fabrica un tercero e incluye características especiales, como la carga a temperaturas adversas. Aunque las baterías funcionan por debajo del punto de congelación, no todos los productos químicos se pueden cargar cuando están fríos y la mayoría de los iones de litio entran en esta categoría. Las baterías a base de plomo y níquel aceptan la carga cuando están frías, pero a un ritmo menor.
Algunos cargadores de iones de litio incluyen una función de reactivación, o «impulso», para permitir la recarga si una batería de iones de litio se ha reducido debido a una descarga excesiva. Puede ocurrir una condición de suspensión cuando se almacena la batería en un estado descargado en el que la auto descarga lleva el voltaje al punto de corte.
Boost aplica una pequeña corriente de carga para elevar el voltaje entre 2,2 V/celda y 2,9 V/celda para activar el circuito de protección, momento en el que comienza una carga normal. Se requiere precaución si un ion-litio ha permanecido por debajo de 1,5 V/celda durante una semana o más. Es posible que se hayan desarrollado dendritas que podrían comprometer la seguridad.
Los cargadores a base de plomo y litio funcionan con voltaje constante de corriente constante. La corriente de carga es constante y el voltaje se limita cuando alcanza un límite establecido. Al llegar al límite de voltaje, la batería se satura; la corriente cae hasta que la batería ya no puede aceptar más carga y finaliza la carga rápida. Cada batería tiene su propio umbral de baja corriente.
Las baterías a base de níquel se cargan con corriente constante y se permite que el voltaje aumente libremente. Esto se puede comparar con levantar un peso con una banda elástica donde la mano avanza más alto que la carga. La detección de carga completa ocurre cuando se observa una ligera caída de voltaje después de un aumento constante. Para protegerse contra anomalías, el cargador debe incluir un temporizador de meseta para garantizar una terminación segura de la carga si no se detecta un delta de voltaje. También se debe agregar la detección de temperatura que mide el aumento de temperatura con el tiempo.
Un aumento de temperatura es normal con las baterías a base de níquel, especialmente cuando alcanzan el nivel de carga del 70%. Esto se debe a una disminución en la eficiencia de la carga, y la corriente de carga debe reducirse para limitar el estrés. Cuando está «listo», el cargador cambia a carga lenta y la batería debe enfriarse. Si la temperatura se mantiene por encima de la temperatura ambiente, el cargador no está funcionando correctamente y se debe retirar la batería porque la carga lenta podría ser demasiado alta.
Las baterías de litio siempre deben mantenerse frías durante la carga. Deje de usar una batería o un cargador si la temperatura sube más de 10 ºC por encima de la temperatura ambiente con una carga normal. El ion de litio no puede absorber la sobrecarga y no recibe una carga lenta cuando está lleno. No es necesario quitar el Li-ion del cargador; sin embargo, si no se usa durante una semana o más, es mejor colocar el paquete en un lugar fresco y recargarlo antes de usarlo.
Tipos de cargadores
El cargador más básico era el cargador nocturno, también conocido como cargador lento. Esto se da cuando un cargador simple aplicaba una carga fija de aproximadamente 0,1 C (una décima parte de la capacidad nominal) siempre que la batería esté conectada. Los cargadores lentos no tienen detección de carga completa; la carga permanece comprometida y una carga completa de una batería vacía tarda de 14 a 16 horas. Cuando está completamente cargado, el cargador lento mantiene el NiCd (pilas y baterías níquel-cadmio) tibio al tacto. Debido a su capacidad reducida para absorber sobrecargas, NiMH (Batería de níquel-metalhidruro) no debe cargarse con un cargador lento.
El cargador rápido se encuentra entre el cargador lento y el rápido y se utiliza en productos de consumo. El tiempo de carga es de 3 a 6 horas. Cuando está lleno, el cargador cambia a «listo». La mayoría de los cargadores rápidos incluyen sensores de temperatura para cargar de manera segura una batería defectuosa.
El cargador rápido ofrece varias ventajas y la obvia es tiempos de carga más cortos. Esto exige una comunicación más estrecha entre el cargador y la batería. A una tasa de carga de 1C, que normalmente usa un cargador rápido, se carga en poco más de una hora. A medida que la batería se acerca a la carga completa, algunos cargadores de níquel reducen la corriente para ajustarse a la menor aceptación de carga. La batería completamente cargada cambia el cargador a carga lenta, también conocida como carga de mantenimiento. La mayoría de los cargadores de níquel de hoy en día tienen una carga lenta reducida.
El ion-litio tiene pérdidas mínimas durante la carga y la eficiencia es superior al 99%. A 1C, la batería se carga al 70% del estado de carga en menos de una hora; el tiempo extra se dedica a la carga de saturación. Li-ion no requiere la carga de saturación como lo hace el ácido de plomo; de hecho, es mejor no cargar completamente el Li-ion: las baterías durarán más pero el tiempo de funcionamiento será un poco menor.
De todos los cargadores, el Li-ion es el más simple. No se aplica ningún artilugio que prometa mejorar el rendimiento de la batería, como suelen afirmar los fabricantes de cargadores para baterías a base de plomo y níquel.
El ácido de plomo no se puede cargar rápidamente. La mayoría de los cargadores de plomo ácido cargan la batería en 14 a 16 horas; cualquier cosa más lenta es un compromiso. El ácido de plomo se puede cargar al 70 por ciento en unas 8 horas; la importantísima carga de saturación ocupa el tiempo restante. Una carga parcial está bien siempre que el ácido de plomo reciba ocasionalmente una carga completamente saturada para evitar la sulfatación.
La corriente de espera en un cargador debe ser baja para ahorrar energía. Energy Star , cuyo objetivo es reducir el consumo de corriente de los cargadores personales que en su mayoría se dejan enchufados cuando no se usan, asigna cinco estrellas a los cargadores de teléfonos móviles y otros cargadores pequeños que consumen 30 mW o menos en modo de espera. Cuatro estrellas para cargadores de 30 a 150 mW, tres estrellas de 150 a 250 mW y dos estrellas de 250 a 350 mW. El consumo medio es de 300mW y estas unidades obtienen una estrella.
Actualmente, hay más de mil millones de cargadores de este tipo conectados a la red en todo el mundo en un momento dado.