Tipo de batería y funcionamiento general

¿Qué es una batería?

Una batería eléctrica, también llamada pila o acumulador eléctrico, es un artefacto compuesto por celdas electroquímicas capaces de convertir la energía química en su interior en energía eléctrica, mediante la acumulación de corriente alterna. De esta manera, sirven para alimentar distintos circuitos eléctricos, dependiendo de su tamaño y potencia.

Las baterías están plenamente incorporadas a nuestra vida cotidiana desde su invención en el siglo XIX y su comercialización masiva en el XX, de la mano de la electrónica. Controles remotos, vehículos automotores, relojes, computadores de todo tipo, teléfonos celulares y un enorme etcétera de artefactos contemporáneos utilizan pilas como método de alimentación eléctrica, por lo que se fabrican en diversas potencias y proporciones.

Las baterías poseen una capacidad de carga determinada por la naturaleza de su composición, y que se mide en amperios-hora (Ah), lo cual significa que la pila puede dar un amperio de corriente a lo largo de una hora continua de vida. Mientras mayor sea su capacidad de carga, más corriente podrá almacenar en su interior.

Por último, el breve ciclo de vida de la mayoría de las baterías comerciales las ha convertido en un potente contaminante de aguas y suelos, dado que una vez cumplido su ciclo vital no pueden recargarse ni reusarse, y son desechadas. Tras oxidarse su cubierta metálica, las pilas vierten al medio ambiente su contenido químico y alteran su composición y su pH.

¿Cómo funciona una batería?

El principio fundamental de una batería consiste en las reacciones de oxidación-reducción (redox) de ciertas sustancias químicas, una de las cuales pierde electrones (se oxida) mientras la otra gana (se reduce), pudiendo retornar a su configuración inicial dadas las condiciones necesarias: la inyección de electricidad (carga) o el cierre del circuito (descarga).

Las baterías contienen celdas químicas que presentan un polo positivo (cátodo) y otro negativo (ánodo), así como electrolitos que permiten el flujo eléctrico hacia el exterior. Dichas celdas convierten la energía química en eléctrica, mediante un proceso irreversible (prácticamente) que una vez consumado, agota su capacidad para recibir energía. En eso se distinguen dos tipos de celdas:

Primarias. Aquellas que, una vez producida la reacción, no pueden volver a su estado original, agotando así su capacidad de almacenar corriente eléctrica.

Secundarias. Aquellas que pueden recibir una inyección de energía eléctrica para restaurar su composición química original, pudiendo así ser empleadas numerosas veces antes de agotarse del todo.

Tipos de batería

Baterías alcalinas. 

Comúnmente desechables, emplean hidróxido de potasio como electrolito, junto con zinc y dióxido de magnesio para suscitar la reacción química que produce energía. Son sumamente estables, pero de corta vida.

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Baterías de ácido-plomo.

Comunes en vehículos y motocicletas, son pilas recargables que poseen dos electrodos de plomo. Durante la carga, el sulfato de plomo en su interior se reduce y deviene plomo metal en el ánodo, mientras en el cátodo se forma óxido de plomo. El proceso se invierte durante la descarga.

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Níquel-hierro (NI-FE). 

Fáciles y económicos de fabricar, consistían en tubos finos enrollados por láminas de acero niquelado. En el interior de los tubos se usaba hidróxido de níquel y como electrolito potasa cáustica y agua destilada. Sin embargo su rendimiento no superaba el 65%.

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Niquel-cadmio (NI-CD). 

Con ánodo de cadmio y cátodo de hidróxido de níquel, e hidróxido de potasio como electrolito, estos acumuladores son perfectamente recargables, pero presentan baja densidad energética (apenas 50Wh/kg).

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Níquel-hidruro (Ni-MH). 

Emplean hidróxido de níquel para el ánodo y una aleación de hidruro metálico como cátodo, fueron las pioneras en usarse para vehículos eléctricos, dado que son perfectamente recargables.

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Baterías de iones de litio (Li-ION). 

Las baterías más empleadas en la electrónica de pequeño tamaño, como celulares y otros artefactos portátiles. Destacan por su enorme densidad energética, sumados a su liviandad, pequeño tamaño y buen rendimiento, pero poseen una vida máxima de tres años. Además, al sobrecalentamiento pueden explotar, ya que sus elementos son inflamables.

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Baterías de polímero de litio (LiPo). 

Variación de las ordinarias baterías de litio, presentan mejor densidad de energía y mejor tasa de descarga, pero presentan el inconveniente de quedar inutilizadas si pierden su carga por debajo de 3 voltios.

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