Baterias – Esas grandes desconocidas

Las baterías son elementos muy presentes en nuestra vida pero, a la vez, suelen ser unas grandes desconocidas. No es el objetivo de este articulo dar una clase de química pero si dar unas ciertas ideas que son muy útiles de conocer.

En principio hablaremos únicamente de baterías, o sea, elementos eléctricos que se pueden recargar tantas veces como queramos. Por lo tanto no hablaremos de las pilas que, una vez agotadas, pasan a ser inservibles.
Hoy en día los tipos de baterías son solamente dos: Baterías de Plomo y Baterías de Litio. Cada tipo hace referencia al principal elemento que las compone aunque obviamente contienen muchos más materiales. No mencionaremos las baterías de Níquel Cadmio ni las de Níquel Metal Hidrógeno que han sido claramente desplazadas por las de Litio.

Para continuar daremos unos pequeños conocimientos eléctricos. La capacidad de la batería se mide en Ah (Amperios hora) o mAh (milésima de Amperio hora). 10 Ah significa que, una vez cargada totalmente, puede suministrar 1 Amperio durante 10 horas, o 2 Amperios durante 5 horas.
Luego está el voltaje de la batería: 2 voltios en las de Plomo y 3,6 voltios en las de Litio. Las baterías comerciales contienen elementos en serie por lo que el voltaje final es un múltiplo del voltaje de cada elemento. Una batería de plomo de 12 voltios tiene 6 elementos en serie.

Para cualquier aplicación lo más importante es la energía que almacena la batería. Como un watio es un voltio por un amperio es bastante fácil de calcular. Pongamos un ejemplo de una batería de coche (12 V) y 100 Ah. La energía almacenada es la siguiente:

12 V x 100 Ah = 1.200 W o 1,2 KWh

Una vez explicados estos conceptos básicos veamos sus características:

Precio – La batería de Plomo es la mas barata. El Plomo es un material muy barato, se recicla prácticamente el 90% y la tecnología es muy madura. Podríamos hablar de un precio estimativo de 100 USD por KWh. Las baterías de Litio tienen una tecnología más compleja y reciente y no se recicla mucho. Afortunadamente el Litio tampoco es caro y el voltaje de cada elemento es superior por lo que podemos estar hablando de un precio de 400 USD por KWh y la tendencia es a seguir reduciéndose.

Peso – Es una de las principales diferencias. El Plomo es un elemento muy pesado y las baterías también. Este elevado peso es una gran limitación sobre todo cuando las baterías son grandes pudiendo provocar accidentes si no está fijadas adecuadamente. Por contra el Litio es un elemento mucho más ligero. Recientemente Tesla ha anunciado su nueva batería para el hogar que se instala en la pared. No lo intentemos con una batería de plomo.

Capacidad – En términos de corriente almacenada no hay mucha diferencia entre una batería de Plomo y una de Litio. Pero la de Litio tiene casi el doble de voltaje y, por lo tanto, casi el doble de energía. Pero, en términos de peso, el plomo es mucho más pesado y necesita una carcasa y un armazón muy robustos para soportarlo y eso también ocupa espacio. El efecto final es que una batería de Litio almacena más de 5 veces la energía de una de Plomo.

Autodescarga – Teóricamente una batería almacena la energía con la que la recargamos y esta está disponible hasta que necesitemos utilizarla. Esto solo es cierto en la batería de Plomo en la que su autodescarga es mínima. Si dejamos un coche aparcado y desconectamos la batería, después de varios meses, podemos conectar la batería y arrancaremos el coche perfectamente. Por contra una batería de Litio se irá descargando lentamente y, en pocas semanas, estará totalmente vacía.

Efecto memoria – Tanto la batería de Plomo como la de Litio se conservan mejor cargadas totalmente. Cuando se descargan se deposita una fina capa sobre las placas internas que, si se compacta, la reacción no es reversible reduciendo la capacidad de la batería o incluso cortocircuitando algún elemento. Esto es muy rápido en las baterías de Plomo (pocos días) por lo que se deben tener siempre permanentemente cargadas. Existen modelos con gel en lugar de agua en su interior que reducen bastante el efecto. Este tipo de baterías son las utilizadas para almacenar energía solar durante el día y utilizarla durante la noche. En el caso de las baterías de Litio no es tan crítico mientras que no lleguemos a la descarga total. Totalmente descargada puede quedar totalmente estropeada en pocos días.

Temperatura – Es el principal enemigo de las baterías. El interior tiene una solución acuosa por lo que puede llegar a congelarse o evaporarse. Debemos protegerlas del frío y del calor para aumentar su duración. No es conveniente dejar un teléfono o un ordenador al sol ya que su temperatura sube rápidamente. En los coches muchos fabricantes envuelven la batería con un material aislante para protegerla del calor del motor. Por ejemplo el fabricante BMW coloca la batería en el maletero mucho más protegida aumentando su duración al doble.

Rendimiento – Una batería es un buen almacén de energía pero no es perfecto. Una batería de Plomo devuelve el 95% de la energía con la que la cargamos. En el caso del Litio el rendimiento no pasa del 90%. Esto es así para una temperatura entre 10 ºC y 30 ºC. Con más calor o más frío el rendimiento baja y aumenta la autodescarga. Por lo tanto volvemos a la importancia de la temperatura en una batería.

SmartBatteries o Baterías inteligentes – Prácticamente todas las baterías de Litio lo son. La batería lleva incorporada un microchip que mide el voltaje de cada uno de los elementos que la componen y la temperatura. Con estos datos controla perfectamente el estado de carga, la capacidad real o si tiene algún elemento estropeado. La tarea de este microchip es puramente informativa y solamente se comunica con el teléfono móvil o con el ordenador. y son estos últimos los que toman las decisiones de cargar, descargar o apagarse para proteger la batería. Toda la información que se muestra de la batería proviene de este microchip.

Creemos que hemos contemplado los puntos más importantes a tener en cuenta. Resumiendo toda esta información debemos proteger nuestras baterías del frío y del calor y procurar tenerlas lo más cargadas posibles. Es posible que en unos años solo hablemos de las baterías de Litio si estas siguen reduciendo su precio.

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