La importancia de la batería

Imagine un mundo sin baterías. Todos esos dispositivos portátiles de los que tanto dependemos estarían muy limitados. Sólo podríamos llevar nuestros ordenadores portátiles y teléfonos hasta el alcance de sus cables, haciendo que esa nueva aplicación para correr que acabas de descargar en tu teléfono sea bastante inútil.

Por suerte, tenemos baterías. En el año 150 a.C., en Mesopotamia, la cultura parta utilizaba un dispositivo conocido como batería de Bagdad, hecho de electrodos de cobre y hierro con vinagre o ácido cítrico. Los arqueólogos creen que en realidad no se trataba de pilas, sino que se utilizaban principalmente para ceremonias religiosas.

La invención de la pila tal y como la conocemos se atribuye al científico italiano Alessandro Volta, que montó la primera pila para demostrar un punto a otro científico italiano, Luigi Galvani. En 1780, Galvani había demostrado que las ancas de las ranas colgadas en ganchos de hierro o latón se movían al tocarlas con una sonda de otro tipo de metal. Galvani creía que esto se debía a la electricidad de los tejidos de las ranas y lo llamó “electricidad animal”.

Batería de tensión

Una pila es una célula electroquímica o una serie de células que producen una corriente eléctrica. En principio, cualquier célula galvánica puede utilizarse como pila. Una pila ideal no se agotaría nunca, produciría un voltaje invariable y sería capaz de soportar condiciones ambientales extremas de calor y humedad. Las baterías reales tienen un equilibrio entre las características ideales y las limitaciones prácticas. Por ejemplo, la masa de una batería de coche es de unos 18 kg, es decir, aproximadamente el 1% de la masa de un coche o camión ligero medio. Este tipo de batería proporcionaría una energía casi ilimitada si se utilizara en un smartphone, pero sería rechazada para esta aplicación debido a su masa. Por tanto, no hay una sola batería que sea “la mejor” y las baterías se seleccionan para una aplicación concreta, teniendo en cuenta aspectos como la masa de la batería, su coste, fiabilidad y capacidad actual. Hay dos tipos básicos de pilas: primarias y secundarias. A continuación se describen algunas pilas de cada tipo.

Las pilas primarias son de un solo uso porque no se pueden recargar. Una pila primaria común es la pila seca (Figura \(\PageIndex{1}\)). La pila seca es una pila de zinc-carbono. La lata de zinc sirve tanto de contenedor como de electrodo negativo. El electrodo positivo es una varilla de carbono que está rodeada por una pasta de óxido de manganeso (IV), cloruro de zinc, cloruro de amonio, polvo de carbono y una pequeña cantidad de agua. La reacción en el ánodo puede representarse como la oxidación ordinaria del zinc:

Características de las baterías ppt

Las pilas energéticas se han desarrollado para una amplia gama de aplicaciones utilizando una variedad de tecnologías diferentes, lo que ha dado lugar a una amplia gama de características de rendimiento disponibles. Los siguientes gráficos muestran algunos de los principales factores que un ingeniero de aplicaciones debe tener en cuenta a la hora de especificar una batería para que se ajuste a los requisitos de rendimiento del producto final.

La tensión nominal de una pila galvánica viene fijada por las características electroquímicas de los productos químicos activos utilizados en la pila, la llamada química de la pila. La tensión real que aparece en los terminales en un momento dado, como en cualquier célula, depende de la corriente de carga y de la impedancia interna de la célula y varía con la temperatura, el estado de carga y la edad de la célula.

El siguiente gráfico muestra las curvas de descarga típicas de las células que utilizan una gama de químicas de células cuando se descargan a una tasa de 0,2C. Tenga en cuenta que cada química de célula tiene su propia tensión nominal y curva de descarga características. Algunos productos químicos, como los de iones de litio, tienen una curva de descarga bastante plana, mientras que otros, como los de plomo, tienen una pendiente pronunciada.

Capacidad de una batería

Las características o la capacidad de una pila concreta se expresan en términos sencillos por la cantidad de corriente que puede producir y el tiempo que puede mantener esta corriente. La velocidad de producción de corriente de una batería viene determinada por la velocidad de la reacción química, que a su vez depende de una serie de factores, como,

La capacidad de descarga de una batería suele expresarse en amperios hora (Ah) y viene determinada por la corriente que puede suministrarse de forma continua antes de que la tensión caiga por debajo de un valor determinado (normalmente 1,75 voltios por celda) durante un periodo de descarga continua que suele ser

La capacidad de reserva es un sistema que se utiliza ahora en todas las baterías nuevas. Se expresa como un tiempo en minutos durante el cual la batería suministra 25 A a 298 K a una tensión final de 1,75 V por celda. Esto proporciona una indicación de cuánto tiempo puede funcionar la batería en el coche si el sistema de carga no funciona. Normalmente, una batería de 44 Ah tiene una capacidad de reserva de 60 minutos.

Las baterías tienen una clasificación que indica su rendimiento con una salida de corriente elevada y a baja temperatura. Una clasificación típica de 170 A significa que la batería es capaz de suministrar esta corriente durante un minuto a una temperatura de 255 K, cuando la tensión de la celda cae a 1,4 V.