Tecnología De Las Baterías, Todo Lo Que Necesitas Saber.

Las baterías se están utilizando cada vez más. A medida que aumenta el uso de equipos portátiles y móviles, también lo hace el uso de la tecnología de las baterías.

Las crecientes exigencias que se imponen a las baterías han hecho que la tecnología se haya desarrollado considerablemente en los últimos años, y cabe esperar un mayor desarrollo en el futuro.

Con la enorme demanda de baterías, existe una gran variedad de tecnologías diferentes de baterías y células disponibles. Éstas van desde las tecnologías no recargables ya establecidas, como las pilas de zinc-carbono y las pilas alcalinas, hasta las pilas recargables que han pasado de las pilas de NiCd, pasando por las de NiMH, a las más recientes pilas recargables de iones de litio.

Con una enorme necesidad de pilas, hay una gran cantidad de desarrollo de la tecnología de las pilas en curso y sin duda se dispondrá de nuevos tipos de pilas y baterías que ofrecerán niveles de rendimiento aún más altos.

Otra área de la tecnología de las baterías que se está volviendo más importante es la de los aspectos ecológicos o ambientales. Algunas de las antiguas tecnologías de las baterías contienen sustancias químicas que pueden considerarse tóxicas.

Ahora los nuevos diseños buscan utilizar sustancias químicas más respetuosas con el medio ambiente. Las células de níquel-cadmio se consideran ahora como no respetuosas con el medio ambiente y no se utilizan tan ampliamente como antes. Otras baterías también contienen sustancias químicas nocivas y es probable que esto tenga un impacto significativo en la dirección de los desarrollos futuros.

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Conceptos básicos de pilas y células

Mirando los fundamentos de la tecnología de las baterías, una batería es una combinación de dos o más celdas electroquímicas. Estas células electroquímicas almacenan energía en forma de energía química, y ésta se convierte en energía eléctrica cuando se conecta a un circuito eléctrico en el que puede fluir una corriente eléctrica.

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Una celda consiste en dos electrodos con un electrolito colocado entre ellos. El electrodo negativo se conoce como cátodo, mientras que el electrodo positivo se conoce como ánodo. El electrolito entre ellos puede ser un líquido o un sólido.

Hoy en día muchas células están encerradas en un contenedor especial, y hay un elemento conocido como separador colocado entre el ánodo y el cátodo. Este es poroso al electrolito y evita que los dos electrodos entren en contacto entre sí.

La diferencia de potencial a través de los terminales de la batería se conoce como el voltaje terminal. Si la batería no pasa ninguna corriente, por ejemplo cuando no está conectada a ningún circuito, entonces el voltaje terminal que se ve es el voltaje de circuito abierto y esto equivale al EMF o a la fuerza electromotriz de la batería.

Se ha comprobado que todas las baterías tienen un cierto nivel de resistencia interna. Como resultado, el voltaje terminal cae cuando se conecta a una carga externa. A medida que la batería se agota, se descubre que la resistencia interna aumenta y el voltaje bajo carga disminuye.

Células primarias y secundarias

Aunque hay muchos tipos diferentes de pilas, hay dos categorías principales de pilas o baterías que pueden utilizarse para proporcionar energía eléctrica. Cada tipo tiene sus propias ventajas y desventajas y, por lo tanto, cada tipo de pila se utiliza en diferentes aplicaciones, aunque a menudo pueden intercambiarse:

  • Baterías primarias: Las baterías primarias son esencialmente baterías que no pueden ser recargadas. Transforman irreversiblemente la energía química en energía eléctrica. Cuando las sustancias químicas de la batería han reaccionado todas para producir energía eléctrica y se han agotado, la batería o la celda no pueden ser fácilmente restauradas por medios eléctricos.
  • Baterías secundarias: Las baterías o celdas secundarias son diferentes a las primarias en que pueden ser recargadas. Las reacciones químicas dentro de la célula o batería pueden ser revertidas suministrando energía eléctrica a la célula, restaurando su composición original.

Tamaños estándar de celda y batería

Es esencial que las pilas, y en particular las pilas primarias, puedan ser cambiadas cuando su vida útil haya terminado. Por ello, las baterías normalmente vienen en tamaños estándar, de modo que se pueden utilizar baterías de diferentes fabricantes. Como resultado, se utilizan varios tamaños de pilas estándar.

A continuación se ofrece un resumen de los tamaños de pila estándar más comunes:

TAMAÑOS ESTÁNDAR DE CELDA Y BATERÍA
TIPO DE CÉLULA DIAMETRO

MM

ALTURA

MM

AAA 10.5 44.5
AA 14.5 50.5
C 26.2 50.0
D 34.2 61.5

Tipos de pilas

Hay muchos tipos diferentes de tecnología de pilas o baterías que están disponibles. Cada tipo diferente de tecnología de pilas tiene sus propias ventajas y desventajas. Por consiguiente, los diferentes tipos de tecnología de pilas o baterías pueden utilizarse en diferentes aplicaciones. En la tabla siguiente se ofrece un resumen de algunos de los diferentes tipos que se utilizan más comúnmente hoy en día.

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TIPOS DE PILAS Y SUS PROPIEDADES
TIPO DE CÉLULA VOLTAJE NOMINAL…

V

CARACTERÍSTICAS
Células y baterías primarias
Dióxido de manganeso alcalino 1.5 Ampliamente disponible, proporcionando una gran capacidad. La vida útil normalmente es de unos cinco años. Capaz de proporcionar una corriente moderada.
Cloruro de tionilo y litio 3.6 Es bueno para las corrientes bajas y medias. Densidad de energía alta y larga vida útil.
Dióxido de litio y manganeso 3.0 Larga vida útil combinada con una alta densidad de energía y una moderada capacidad de corriente.
El óxido de mercurio 1.35 Se usa para las pilas de botón, pero ahora están prácticamente eliminadas por el mercurio que contienen.
Óxido de silicio 1.5 Buena densidad de energía. Se usa principalmente para las células de botón.
Zinc-carbón 1.5 Ampliamente utilizado para aplicaciones de consumo. Bajo costo, capacidad moderada. Funciona mejor en condiciones de uso intermitente.
Zinc air 1.4 Se usa principalmente para las células de botón. Tienen una vida limitada una vez abiertas y una baja capacidad de corriente pero una alta densidad de energía.
Células y baterías secundarias
Níquel cadmio

NiCd

1.2 eran de uso muy común, pero ahora están dando paso a las células y baterías de NiMH en vista de los impactos ambientales. Tiene una baja resistencia interna y puede suministrar grandes corrientes. Larga vida útil si se usa con cuidado.
Níquel metal hidruro

NiMH

1.2 Mayor capacidad pero más caro que las NiCad. La carga debe ser cuidadosamente controlada. Se utiliza en muchas aplicaciones en las que antes se utilizaban NiCad.
Ión de litio

León

La mayor capacidad y ahora se utilizan ampliamente en muchos ordenadores portátiles, teléfonos móviles, cámaras. . etc. La carga debe ser cuidadosamente controlada y a menudo tienen una vida limitada ~ típicamente 300 ciclos de descarga de carga.
El ácido de plomo 2.0 Ampliamente utilizado para aplicaciones de automoción. Relativamente barato, pero la esperanza de vida suele ser corta.

El rendimiento de la tecnología de las pilas ha mejorado considerablemente en los últimos años. A medida que ha aumentado la demanda de pilas y baterías y se ha requerido una mayor capacidad en espacios más pequeños y mayores niveles de fiabilidad, se han invertido considerables cantidades de investigación para tratar de satisfacer los nuevos requisitos.

La investigación ha dado como resultado tiempos mucho más largos entre la carga, niveles de capacidad más altos y mayores grados de fiabilidad. En el futuro, las demandas que se están haciendo a las baterías sólo aumentarán, y sin duda la tecnología mejorará más allá de toda medida.

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