Todo sobre la batería Panasonic NCR18650B. La batería utilizada por Tesla

Panasonic18650B

Como sabéis, el pack de baterías del Tesla Model S está compuesto por más de 7.000 celdas baterías de iones de litio Panasonic NCR18650B. Unas tipo de celda muy común en la electrónica de consumo, pero que solo es utilizada por Tesla en el mercado de los coches eléctricos.

El uso de este tipo de celda permite a Tesla una flexibilidad que no tienen otros fabricantes, ofreciendo hasta 3 capacidades de batería deferentes para sus modelos, aunque ahora lo haya reducido a dos. Tesla es capaz de ofrecer diferentes capacidades de batería sin cambiar la celda que utiliza.

En este artículo repasaremos las principales características de la Panasonic NCR18650B, con el fin de conocerla un poco más a fondo. Un tipo de batería que será fabricada por de forma masiva en la Gigafábrica, fruto de la colaboración entre Tesla y Panasonic.

Para ello, hemos recurrido a su ficha técnica, también conocida como data sheet.

Panasonic NCR18650B

Especificaciones

 La siguiente tabla nos muestra las especificaciones técnicas de la batería Panasonic NCR18650B:PanasonicNCR18650B

Como podéis ver, la capacidad nominal de la celda es de 3.200 mAh, medida a una temperatura de 20ºC. Si se mide a 25ºC, esta capacidad aumenta hasta los 3.250 mAh. Un aumento insignificante, pero que ya nos avisa de cómo afecta la temperatura a este tipo de baterías.

Su tensión nominal es de 3,6 V. Este dato se trata de un dato medio, ya que la tensión de la celda varía en función de su estado de carga. Con la celda descargada estará en torno a los 3 V y con ella cargada entorno a los 4,2 V.

2014-Tesla-Model-S

En cuanto a las características de carga, Panasonic recomienda cargar la celda a una intensidad de 1625 mA, lo que nos da un ratio de carga de 0,5 C. Además, a temperaturas por debajo de los 10ºC, Panasonic recomienda cargar la batería a 0,25 C. Estos datos nos muestran que, al menos sobre el papel, la recarga rápida no es la mejor forma de cargar las baterías del Model S. Algunos Supercargadores alcanzan los 135 kW de potencia, lo que nos daría un ratio de carga de 1,5 C para la versión de 90 kWh. También hay que tener en cuenta que el Model S mantiene las baterías en el estado de temperatura óptimo durante la carga, con el propósito de cuidarla lo máximo posible.

La densidad energética se queda en los 243 Wh/kg. Hay que tener en cuenta que hablamos de la densidad de la celda y no del pack completo, que será bastante inferior.

Carga

La siguiente figura muestra las características de carga de la batería Panasonic NCR18650B:
Panasonic18650BCarga

En este gráfico, lo más relevante es el valor de la corriente, la línea verde. Se puede comprobar como según va subiendo la tensión de la celda (es decir, su estado de carga), llega un momento en la que esta se reduce drásticamente. Esto explicaría por qué Tesla anuncia que sus Supercargadores carga de 0 al 80% en solo 40 minutos, pero necesitan 75 minutos para llegar al 100%. Esto también pasa con la inmensa mayoría de coches que equipan baterías de iones litio..

SupercharginProfile

Descarga

Respecto a temperatura

El siguiente gráfico muestra la capacidad de la batería en función de la temperatura.

Panasonic18650BDescargaTemp

La temperatura afecta de manera negativa a las baterías. Cuanto más baja es la temperatura, más afectada se ve la capacidad de la batería. Se puede ver claramente como para una temperatura de -20ºC, la capacidad de la batería es de apenas 2.200 mAh, mientras que a 40ºC la capacidad se va hasta los 3.300 mAh. Esto no quiere decir que debamos tener a la batería trabajando a 40 ºC ya que habría que tener en cuenta la degradación causada por las altas temperaturas.

Respecto al ratio de descarga

El siguiente gráfico muestra la capacidad de la batería en función del ratio de descarga.

Panasonic18650BDescargaPot

Hemos visto que la temperatura afecta de manera importante a la capacidad disponible en la batería. El caso es que la capacidad no solo depende de la temperatura, sino también del ratio de descarga. En el gráfico se puede ver que si se descarga la batería a 0,2 C, la capacidad disponible es de 3.400 mAh. En cambio, si se descarga a 2 C, se queda en 3.300 mAh. Esto se traduce en que una conducción con acelerones no solo merma la autonomía por la mayor demanda de potencia, sino porque la batería también se comporta peor cuanto mayor es el ratio de descara. Aunque la diferencia no sea muy alta.

También hay que decir que Tesla no deja que sus celdas lleguen hasta los 2,5 voltios, sino que aplicará un porcentaje de seguridad con el fin de alargar su vida útil.

Vída útil

El siguiente gráfico muestra la capacidad de la batería en función del número de ciclos.

Panasonic18650BVida

Lo primero debemos definir lo que es un ciclo. Un ciclo consiste en usar el 100% de la energía de la batería y después volver a cargarla. No tiene porqué ser de 100 a 0 obligatoriamente, sino que varias descargar parciales también hacen un ciclo. Por ejemplo dos descargas hasta el 50% o 3 descargas hasta el 66.6% .

Según este gráfico, después de 500 ciclos la celda pasaría de tener 3.300 mAh de capacidad a tener 2.300 mAh, un 30% menos. Sobre el papel, se trata de una pérdida de capacidad importante. Pero hay que tener en cuenta los márgenes de seguridad que establecen las marcas, que no permiten la descarga completa, y alargan la vida útil.

Si estimamos que después de los 500 ciclos la batería queda inutilizable, y tenemos en cuenta unos 400 kilómetros de autonomía por cada carga, después de esos 500 ciclos esa batería habría recorrido 200.000 kilómetros, una cifra que no está nada mal aunque a muchos les parecerá escasa. La batería del Tesla Model S tiene una garantía 8 años, y Tesla la reemplaza si ésta reduce su capacidad por debajo del 70%. Esto quiere decir que Tesla confía plenamente en su sistema de gestión de la batería y en Panasonic.

tesla-model-s-pack-1

Todo apunta a que Tesla seguirá usando baterías Panasonic 18650 en el futuro. Por supuesto, habrá evoluciones que mejoren su capacidad y su comportamiento, pero parece difícil que vayan a cambiar el formato. Un formato que ya a demostrado su eficacia, gracias a su flexibilidad, su buena densidad energética y su facilidad para la refrigeración. En contra tiene la dificultad de controlar más de 7.000 celdas, frente a las alrededor de 200 que tienen que con controlar otras marcas. Pero eso es algo que Tesla ya ha solventado.

Data sheet | Panasonic


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Energias renovables

30 Comment responses

  1. Avatar
    February 23, 2016

    Solo por curiosidad, algunha previsón de las mejoras en el futuro a corto plazo? O de las celdas que saldrán de la nueva gigafábrica comparadas con estas?

    Saludos.

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      February 23, 2016

      Por lo que dice el artículo, las mismitas.
      La verdad que después de leer tantas tonterías sobre la súper – segunda generación de baterías, baratísimas y ligerísimas y que hacen miles de kms y se recargan en “cero-coma”, pero que nunca llegan, me encanta el realismo (poco habitual, por otro lado) del artículo: Tesla seguirá montando las mismas “pilas”.
      A partir de este punto, objetivo número 1: que esas baterías salgan muchíiiiisimo más baratas.

      Por último, excelente que Tesla tenga garantía “de por vida” para baterías cuya capacidad quede por debajo del 70%. Ni 8 años, ni nada. La misma vida que el vehículo si no se demuestra un uso negligente.

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    February 23, 2016

    En breve saldrán unas celdas algo más grandes pero con un controlador programable individual incorporado que será capaz de cortar la carga/descarga y analizar en todo momento el estado de la celda a tiempo real de forma individual. Parece que varios fabricantes optarían por este tipo de arquitectura en sus packs.

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  3. Avatar
    February 23, 2016

    “La batería del Tesla Model S tiene una garantía de 8 años o 160.000 kilómetros.”

    La garantía de la batería (=reemplazar si capacidad <70%) no tiene límite de kilómetros.

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      February 23, 2016

      Ya esta cambiado DGM73. 🙂

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        February 23, 2016

        Uhmmm… Pero el límite 8 años sí que es como lo contabas… No es garantía de por vida…

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    February 23, 2016

    El que se carguen rápidamente hasta el 80% y más lento después no es que sea algo que comparten los formatos de cargadores, ni que dependa de la curva de corriente, sino que depende de la tecnología de la batería y como se deben cargar de forma segura.
    Una batería de litio se carga inicialmente a corriente constante (linea verde horizontal) y la carga aumenta muy rápidamente, mientras que la tensión lo hace más moderadamente. Si siguiéramos así hasta el 100% seguramente no podríamos parar a tiempo y la sobrecargaríamos, y eso ya sabemos que es peligroso, así que al llegar al 80% los cargadores conmutan al modo de tensión constante (linea azul horizontal). En este modo la carga es mucho más lenta pero más segura y se puede parar con garantías sin sobrecargarla.
    Por eso todas las baterías de litio se cargan muy rápido hasta el 80% y tardan bastante más en llegar al 100%

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      February 24, 2016

      Muchas gracias por la explicación, hace mucho que quería saber por que no se pueden cargar al 100% rapidaménte y nadie lo explicaba.

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    February 23, 2016

    No estoy de acuerdo con que seguiran usando las 18650, creo que pasaran a las 28650, ya que son más pequeñas y tendrán la misma capacidad o mejor que las 18650.

    3200mAh son las baterias actuales, yo espero que en 3 años cuando este a plena producción la gigafabrica, ya tendran el modelo de 4200mah o 5000mah, lo cual es casí un 50% más de capacidad, por el mismo precio y menor tamaño.

    Todo esto son especulaciones mias.

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      February 23, 2016

      El tamaño es mayor, no menor.

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      February 23, 2016

      Las 28650 son de 2,8cm de diametro × 6,5cm de largo. Este formato ni lo conocia y es mas grande pues que las 18650, obviamente.
      Yo creo que se pasaran a las 22700.

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        February 23, 2016

        Las 18650 tienen un volumen de 16.56 cl.
        Las 22700 26,64 cl.
        Las 28650 tendrian 40.07 cl.

        Las 28650 con la misma quimica tendria mas de el doble que las 18650. Estaria bien si pudieran meter las 7000 celdas, pero no cabran.

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      August 02, 2017

      Utilizo con frecuencia estas baterías de ion litio.
      Tengo de muy diversos tamaños, capacidades y tecnología de protección contra descargas/sobrecargas y cortocircuitos.
      Y NUNCA he visto ni leído nada sobre esas “28650” que comentas.
      Quizá te refieres a las 26650 (26mm x 65mm) que son “las gordas” y que utilizo en linternas muy grandes y de altas prestaciones.
      Un “pilón” de 28 mm no creo que se vendiera demasiado porque no conozco ningún dispositivo que las pueda utilizar.
      Las 17670 sí que pueden ser útiles para dispositivos más estilizados, pero ojo! que sus dos milímetros de más hacen que no quepan en cualquier linterna estándar.

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  6. Avatar
    February 23, 2016

    La ncr18650b no és la que tesla utiliza.

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    February 23, 2016

    És una mezcla entre la ncr18650BD y la ncr18650A. La ncr18650B és de la química NCA (nickel cobalto aluminio) , la que menos tasa de descarga tiene , debido al trdeoff de su capacidad.Si multiplicas 1,5 C x 90kwh te dan 135 kw de pico , que no són ni de lejos los kw pico del model S o X.La anterior generación del model S usaba las PF de 2900 mah , y las posteriores 3100 y 3200.El tesla rodster utilizaba sanyos.

    Este és mi laudo.

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    February 23, 2016

    No es “o 3 descargas hasta el 33,3%” es o 3 descargas hasta el 66.6%

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  9. Avatar
    February 23, 2016

    Sergio; pedazo de artículo!! Muy interesante!

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      February 24, 2016

      +1 Se agradecen cosas así.

      A lo de Graphenano añado que esperemos, que es muy fácil criticar y que yo mismo pienso que al final quedará en nada, pero como nadie lo sabe…

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  10. Avatar
    February 23, 2016

    Entiendo que…al cargar la batería normalmente en casa, la mimamos más? Puede alargar mas la vida útil de la batería?

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  11. Avatar
    February 23, 2016

    Siento el “offtopic”, pero, ¿no se iban a ver las instalaciones de Graphenano en Tecla en unas 2 semanas desde la presentación del 4-2-16?.

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    • Avatar
      February 23, 2016

      Yecla,

      “Próximamente publicaremos las diapositivas en alta resolución con los certificados del TÜV y Dekra, así como todos los datos. Además, comentar que hemos sido invitados a visitar su fábrica de Yecla en un par de semanas. Una buena oportunidad para poder conocer Graphenano desde dentro.”

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        February 23, 2016

        Como regalo y recuerdo de la visita a nuestra fabrica de humo en yecla, Graphemenhano le obsequiara con una pila con una novedosa tecnología, que revolucionará la quimica de las baterias.

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  12. Avatar
    February 23, 2016

    Tesla no ha hecho público nunca cuál es exáctamente la célula de Panasonic que se utiliza. Como ha comentado “albertituditu” cuando salió el Model S se aseguró en los foros de Tesla que era la NCR18650PF, al poco salió al mercado la ncr18650A y todo el mundo que era ésta Y más de un año más tarde, cuando se comercializó la ncr18650B, se volvió a asegurar que era ésta. Pero todo son especulaciones. Tesla lo único que ha confirmado es que el cátodo es NCA, como las anteriormente mencionadas. Pero tanto la NCR-A como la NCR-B tienen el handicap de un máximo de 2C de descarga contínua, lo que supone un límite de 170 kW de potencia máxima (en condiciones de circuito) del Model S 85…. es demasiado escaso. Yo no creo que sea la NCR-B como se expone en el articulo, más bien será célula específica para Tesla, similar a la NCR-A pero con menos resistencia interna y por tanto más potencia de carga/descarga.

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  13. Avatar
    February 24, 2016

    Aclaración, si no me equivoco la garantía del modelo s es 5 años o 160.000km para todo el coche y 8 años sin límite de km para batería y grupo moto, ¿no es así?

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  14. Avatar
    March 04, 2016

    alquien sabe cuantos ciclos de vida le dan a las baterias del nissan leaf de septiembre de 2013?

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  15. Avatar
    July 13, 2016

    … Hablando de volúmenes… ¿por qué no hacen las baterías con forma de ortoedro, como las de 9V, ésas que todos hemos chupado alguna vez y nos ha dado un calambrazo? Se reduciría muchísimo el volumen, no?

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      April 10, 2017

      Hola. si desmontas una de esas de 9V veras 6 pilas cilíndricas dentro conectadas en serie.

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        August 02, 2017

        Sí, hay unas que llevan cuatro cilindros metálicos de la longitud de la pila, y que llevan como electrodo un clavo afilado, y otras que están construidas apilando pilas de litio cilíndricas de 3v, las de las calculadoras y muchos juguetes.
        El espacio se pierde dentro del envase en lugar de al apilar externamente las baterías cilíndricas.
        Espero que una evolución de las baterías de polímero de litio, las de los drones, pueda conseguir una significativa reducción de peso y espacio en los packs de energía.

        Reply

  16. Avatar
    August 02, 2017

    Sí, hay unas que llevan seis cilindros metálicos de la longitud de la pila, y que llevan como electrodo un clavo afilado, y otras que están construidas apilando pilas de litio cilíndricas de 3v, las de las calculadoras y muchos juguetes.
    El espacio se pierde dentro del envase en lugar de al apilar externamente las baterías cilíndricas.
    Espero que una evolución de las baterías de polímero de litio, las de los drones, pueda conseguir una significativa reducción de peso y espacio en los packs de energía. !

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