La batería de un 1P: capacidad, profundidad de descarga y vida en ciclos

5500 eclipses al año

En una órbita de $525\text{km}$ ($95,1\text{min}$ de período), un satélite entra en el cono de sombra terrestre $15,14$ veces al día, unos $5530$ ciclos anuales[1]. Las celdas comerciales 18650 o de polímero de litio soportan $300\text{-}800$ ciclos profundos ($80\text{-}100\%$ de DoD). Para superar dos o tres años en LEO es necesario limitar la profundidad de descarga por eclipse[2]:

Con una carga en eclipse $P_{\text{ecl}}=0,45\text{W}$ durante $t_{\text{ecl}}=35,7\text{min}$ ($0,595\text{h}$), el consumo es de $0,268\text{Wh}$, lo que supone un $\text{DoD}$ del $2,9\%$ en una celda 18650 de $9,25\text{Wh}$ o del $12,1\%$ en una celda LiPo de $2,22\text{Wh}$[3].

DoD por eclipse	Corte de carga (V)	Energía útil / 9,25 Wh (Wh)	Ciclos hasta 80% SoH	Años hasta 80% SoH	Retención a 3 años
10 %	4,10	0,93	24.429	4,4	84,4 %
15 %	4,10	1,39	12.873	2,3	76,4 %
20 %	4,10	1,85	8171	1,5	68,3 %
20 %	4,20	1,85	4085	0,7	50,2 %
30 %	4,10	2,78	4306	0,8	51,9 %
45 %	4,20	4,16	1134	0,2	40,0 %

Reducción de tensión de carga y umbral de 0 °C

Dos límites operativos gobiernan la degradación en órbita[1]:

1. Techo de tensión de carga: Reducir el corte de $4,20\text{V}$ a $4,10\text{V}$ cede cerca del $10\%$ de la capacidad inicial pero casi duplica los ciclos hasta el $80\%$ de SOH.
2. Bloqueo de carga bajo cero: Cargar una celda de ánodo de grafito por debajo de $0^{\circ }\text{C}$ provoca deposición de litio metálico. Como el satélite sale del eclipse en su punto más frío, el EPS debe inhibir la carga y alimentar un calefactor Kapton de $0,3\text{-}0,5\text{W}$ hasta superar $+2^{\circ }\text{C}$[2].