Existe una gran variedad de baterías eléctricas recargables en el mercado

Vamos a echar un vistazo a las baterías eléctricas recargables más empleadas actualmente en el mercado.

En ambos casos hablábamos de procesos reversibles, sin embargo, existen celdas cuyo proceso REDOX no es reversible. Esto nos lleva a clasificar las celdas electroquímicas en 2 grandes familias:

1. Celdas Primarias: Son aquellas que no pueden ser recargadas. Piensa en las pilas alcalinas que empleas en tu ratón, linterna o mando de la tele.
2. Celdas secundarias: Son aquellas que puedes recargar. Como las baterías de plomo o litio que se empleas en las carretillas.

Las baterías están formadas por agrupaciones de celdas conectadas en serie (para aumentar el voltaje) y/o en paralelo (para aumentar la capacidad) De esta forma se consigue el voltaje y capacidad deseados para la aplicación donde se instalará la batería.

Si tienes alguna pregunta o cuestión sobre las celdas primarias no dudes en planteárnoslas.

¿Cuáles son las baterías de celdas secundarias más significativas?

Existen diversas formas de clasificar las baterías de celdas secundarias (recargables) así, nosotros emplearemos la clasificación en función del tipo de electrolito.

Atendiendo al tipo de electrolito:

1. Acuosos:
   1. PH ácido: Baterías de Plomo ácido
   .
   1. PH básico (o alcalino) y básico: Baterías de cátodos a base de níquel y de cátodos de óxidos metálicos (Zinc-aire)
2. No acuosos: Baterías de ion-litio y de ánodo de metal de litio.

A continuación, te presento las energías específicas de distintas baterías:

• Plomo ácido: de 30 a 50 Wh/kg, 70 Wh/L
• Ni-cadmio (Ni-Cd): 45 a 80 Wh/kg, 100 Wh/L
• Ni-hidruro metálico: 60 a 120 Wh/kg, >250 Wh/L
• Li-ion: 120 a 300 Wh/kg, 400 a 650 Wh/L
• Li-azufre o sistemas similares 500 a 800 Wh/kg, 350 a 800 Wh/L

• Baterías de plomo-ácido. Fueron las primeras baterías, desarrolladas en 1859 por el científico francés Gaston Planté. La tecnología del plomo-ácido sigue siendo la batería recargable más empleada en el mundo.

Existen diversos tipos de baterías de plomo, ver tabla 1^†:

Ventajas y desventajas de las baterías de plomo-ácido:

• Baterías de cátodos a base de níquel.

Otra de las categorías principales de baterías recargables es la que tiene como electrolito un medio alcalino (lo contrario a un ácido) y típicamente están formados por soluciones acuosas de hidróxido de sodio (NaOH) o potasio (KOH). Los electrolitos alcalinos suelen ser menos reactivos que los ácidos. Además, a diferencia de la celda de plomo-ácido abierta, el mecanismo de carga-descarga en el electrolito alcalino no consume ni genera agua, dejando la composición o concentración del electrolito inalterada en este proceso.

En esta categoría las baterías más comúnmente empleadas son las que su cátodo está basado en el níquel:

• Baterías de níquel-cadmio: Este tipo de baterías fueron empleadas en la primera década del siglo XX, para aplicaciones industriales. Al igual que las baterías de plomo-ácido, existen abiertas y cerradas.

Ventajas y desventajas de las baterías de níquel-cadmio:

Este tipo de baterías se han ido sustituyendo por las de níquel-hidruro

• Baterías de níquel-hidruro. Las baterías de níquel-metal hidruro (NiMH) son de reciente creación, introducidas comercialmente en el año 1989. Su rápida proliferación se ha debido principalmente a 2 usos:
  • Su empleo en los coches híbridos, como fuente de energía eléctrica.
  • Sustituyendo a las baterías primarias de tipo alcalino. Como por ejemplo en las herramientas eléctricas de bricolaje o profesionales (taladradoras, atornilladoras, sierras, …) En estas aplicaciones, en los últimos años, estas baterías se están sustituyendo por batería de Litio.

Ventajas e inconvenientes de las baterías de níquel-hidruro:

• Baterías de ion-litio. Existen diversos tipos de baterías de ion-litio, en función de la composición química que emplean, entre otras están:
  • Óxido de Cobalto-Litio (LCO)
  • Óxido de Cobalto-Níquel-Manganeso-Litio (NMC)
  • Óxido de Aluminio-Cobalto-Níquel-Litio (NCA)
  • Fosfato de Hierro-Litio (LFP) …

Las primeras baterías fueron comercializadas por SONY en 1991 y eran del tipo Óxido de Cobalto-Litio (LCO). El alto precio del cobalto y la inestabilidad de las mismas, el llamado “thermal runaway” (incendios provocados por golpes, pinchazos o sobrecalentamientos, entre otras causas) hicieron que paulatinamente fueran menos empleadas en favor de las NMC y NCA. En los últimos años están teniendo un crecimiento exponencial las baterías de LFP, debido a su precio, inferior al resto, y a la muy alta estabilidad térmica.

Ventajas e inconvenientes de las baterías de ion-litio:

Los principales usos de las baterías de ion-litio son.

• Dispositivos electrónicos portátiles: son ampliamente utilizadas en teléfonos móviles, tabletas, computadores portátiles, etc.
• Vehículos eléctricos: con la llamada “descarbonación” la tendencia en el sector del automóvil es emplear vehículos eléctricos alimentados por batería de ion-litio.
• Almacenamiento de energía renovable: se utilizan para almacenar energía generada por fuentes renovables, como la solar y la eólica.
• Herramientas eléctricas: herramientas como taladros, sierras, amoladoras, lijadoras, etc.

Comparativa de las densidades energéticas de los distintos tipos de baterías.