LiFePO4 frente a NMC: qué decide la química de las celdas

Las dos químicas, y a qué se refieren los nombres

Las dos son baterías de ion de litio. El nombre que cambia se refiere al cátodo, el electrodo al que se mueve el litio cuando la celda se descarga. En el LiFePO4 ese cátodo es fosfato de hierro y litio, una estructura de tipo olivino en la que el oxígeno queda atrapado en enlaces fuertes con el fósforo. En el NMC es un óxido laminar de níquel, manganeso y cobalto, donde el oxígeno lo sujetan enlaces metal-oxígeno más débiles.

Esa única diferencia estructural gobierna todo lo demás de esta página: cuánto dura la celda, cuánto tiene que calentarse antes de volverse peligrosa, cuánta energía cabe en un kilo y cómo se comporta después de un verano en un trastero. Los fabricantes casi nunca explican nada de esto. Imprimen una etiqueta de química y un número de ciclos, y dejan que el lector adivine lo que se sigue de ahí.

Conviene fijarse en el etiquetado. BLUETTI, Anker y Jackery escriben LiFePO4 en sus tablas mientras EcoFlow escribe LFP. Son la misma química con dos nombres. Ninguno de los dos dice nada del formato de celda, del proveedor ni de la calidad, y ninguna de las cuatro marcas publica esos datos.

Por qué las cifras de ciclos se diferencian en varias veces

Un ciclo envejece una celda por dos caminos. La red cristalina del cátodo se hincha y se contrae según el litio entra y sale, y sobre el ánodo crece una película pasivante que consume litio de forma permanente. La red de olivino del LiFePO4 apenas cambia de volumen entre lleno y vacío, así que la fatiga mecánica que agrieta las partículas de óxido laminar está prácticamente ausente, y la celda conserva su litio útil mucho más tiempo.

El catálogo de aquí enseña la diferencia por ausencia. No queda en él ni un solo equipo con celdas de níquel manganeso cobalto, y esa es exactamente la razón de que todas las vidas útiles de esta web se cuenten en miles de ciclos: la Jackery Explorer 1000 v2 declara 4 000 ciclos hasta el 70 % y la BLUETTI Elite 100 V2, 4 000 ciclos hasta el 80 %. La generación de ion de litio a la que sustituyeron, mismo fabricante y misma clase de tamaño, se homologaba en unos pocos cientos de ciclos. Es un orden de magnitud entero, y lo único que cambió fue el material del cátodo. Conviene notar que las dos cifras de arriba no usan el mismo umbral, que es lo que desmonta la sección siguiente.

En la parte alta de la gama los números llegan más lejos todavía: 6 000 ciclos hasta el 80 % en la BLUETTI Elite 200 V2. Eso equivale a una descarga diaria durante años antes de que la batería alcance el umbral declarado. Para la mayoría de los propietarios significa que no serán las celdas las que retiren el equipo: llegarán antes los enchufes, el ventilador o el firmware.

Una cifra de ciclos no significa nada sin su umbral

Una homologación en ciclos no es un punto de avería. Es un umbral de degradación: superadas esas cargas y descargas completas, se espera que la batería siga conservando una parte declarada de su capacidad original. La parte es justo lo que la gente se salta.

Jackery declara su vida útil frente al 70 % de capacidad restante, y por eso la Jackery Explorer 1000 v2 indica 4 000 ciclos hasta el 70 %. BLUETTI, Anker y EcoFlow la declaran frente al 80 %, así que la BLUETTI Elite 100 V2 indica 4 000 ciclos hasta el 80 %. Esas dos cifras parecen comparables y no lo son. Llegar al 70 % lleva más tiempo que llegar al 80 %, de modo que la misma batería puntúa más alto bajo la convención de Jackery.

Cada característica de esta web lleva su umbral al lado por ese motivo, y la comparativa entre la Elite 100 V2 y la Explorer 1000 v2 es el sitio más claro para ver las dos convenciones una junto a la otra.

No todos los fabricantes publican siquiera la química. La Anker SOLIX C1000 Gen 2 figura como No publicado en la ficha de la que lee esta web, mientras que sí da la homologación en ciclos. Merece la pena notarlo en lugar de darlo por supuesto.

El calor, que aquí es el enemigo habitual

La fuga térmica es una celda calentándose más rápido de lo que puede disipar, normalmente porque el cátodo empieza a liberar oxígeno y a alimentar su propia combustión. La temperatura a la que un cátodo de óxido laminar de níquel empieza a hacerlo es bastante más baja que aquella a la que lo hace el fosfato de hierro, y la celda de fosfato libera mucho menos oxígeno cuando llega.

En la práctica eso significa que una batería de LiFePO4 sobrecargada, perforada o cortocircuitada tiene muchas más probabilidades de venteo, hinchazón y parada que de arder con fuerza. Es la propiedad que hizo aceptable esta química para una caja que la gente deja cargando en un pasillo, dentro de una furgoneta o junto a una cama con un equipo de CPAP enchufado.

Eso no vuelve indiferente al calor a ninguna batería, y en el clima de aquí ese matiz es el que más cuenta. La temperatura alta sostenida sigue siendo la forma más rápida de envejecer unas celdas, y en España la fuente principal de esa temperatura no es la carga rápida, sino el sitio donde se guarda el equipo: un trastero bajo cubierta, un garaje sin ventilar, una terraza acristalada o el maletero de un coche al sol en agosto. Una batería que pasa cinco veranos llena y caliente llega al siguiente corte con bastante menos capacidad de la que dice su ficha, sin haber sido ciclada apenas. Un armario interior, fresco y ventilado, cuesta lo mismo y vale mucho más que subir una clase de capacidad.

Lo que cuesta el LiFePO4: densidad y peso

Una celda de fosfato de hierro trabaja a una tensión nominal menor que una de níquel manganeso cobalto, del orden de 3,2 voltios frente a 3,6 o 3,7, y almacena menos carga por unidad de masa. La energía es tensión por carga, así que los dos términos se mueven en la dirección equivocada a la vez. El resultado es que una batería de LiFePO4 de la misma capacidad pesa y ocupa más, normalmente una cuarta parte más a nivel de celda.

La factura ya no se lee en una estantería, porque la generación anterior desapareció de las tiendas antes que estos modelos, pero sí en lo que hizo cada marca al relevarla. La Jackery Explorer 1000 v2 lleva 1 070 Wh con 10,8 kg: algo más de energía y algo más de masa que el equipo de ion de litio de la misma clase al que sustituyó, con una vida útil en ciclos varias veces mayor. Las mejoras de empaquetado absorbieron buena parte de la penalización de densidad en ese relevo, pero la dirección es real.

Donde sigue doliendo es en la parte alta. La BLUETTI Elite 200 V2 almacena 2 073,6 Wh y pesa 24,2 kg, que es un levantamiento a dos manos y, por una escalera sin ascensor, a menudo entre dos personas. Si el equipo se va a transportar de forma habitual en lugar de rodar o quedarse quieto, el peso es la característica por la que hay que ordenar, y el índice de modelos es la forma más rápida de hacerlo.

Quedarse lleno, que es lo que hacen casi todos los equipos

Una estación comprada para apagones pasa casi toda su vida llena y parada. Lo que la desgasta es el envejecimiento de calendario, no el ciclado. El estado de carga alto es el acelerante principal: una celda mantenida al cien por cien está a su tensión interna más alta, que es la que empuja las reacciones secundarias lentas que consumen litio y aumentan la resistencia.

El LiFePO4 lleva esto mucho mejor, en parte porque su curva de tensión es plana en casi todo el rango de carga y su tensión a plena carga es comparativamente baja. Una batería de NMC dejada llena a temperatura ambiente durante un año pierde de forma permanente una parte apreciable de su capacidad. Esta es la razón de que la química se quedara con el respaldo en reserva incluso antes de que las cifras de ciclos se convirtieran en argumento de venta.

Consecuencia práctica: un equipo de LiFePO4 se puede dejar enchufado como fuente en reserva sin demasiado cargo de conciencia, siempre que el sitio no sea caluroso. Un equipo de ion de litio de la generación anterior se guarda mejor a carga parcial y se rellena cada pocos meses.

El frío, donde el LiFePO4 es la química débil

Esta es la renuncia que nadie anuncia. Por debajo de cero, cargar cualquier celda de litio arriesga a depositar litio metálico sobre el ánodo en lugar de intercalarlo, lo que es un daño permanente y un riesgo de cortocircuito. Los sistemas de gestión de batería se niegan por tanto a cargar bajo cero, y casi todos los equipos de este catálogo hacen exactamente eso.

El LiFePO4 es aquí más sensible que el NMC, no menos. Su resistencia interna sube más deprisa según cae la temperatura, así que tanto la capacidad utilizable como la potencia disponible caen antes con frío. Descargar sigue funcionando bien por debajo de cero, con capacidad reducida; lo que se bloquea es cargar.

En el litoral y en el sur esto se plantea pocas veces, pero en el interior peninsular, en la meseta y en la montaña las mañanas bajo cero son normales en invierno, y coinciden justo con el amanecer despejado en que los paneles empezarían a producir. La trampa es guardar el equipo en una nave, un porche o un anexo sin calefacción esperando el corte de invierno, que es lo mismo que dejarlo en su peor estado justo el día que hace falta. Dentro de la casa, o asumir que entregará menos de lo que sugiere la calculadora de autonomía y que puede rechazar la entrada solar hasta templarse.