Funcionamiento general de una batería
Una pila es un dispositivo que almacena y convierte la energía de una reacción química entre un oxidante y un reductor en energía eléctrica. A diferencia de una pila, la batería permite que se produzca una reacción química inversa que permite su recarga.
Dentro del dispositivo hay dos electrodos, el cátodo (terminal positivo) y el ánodo (terminal negativo), que están sumergidos en un electrolito.
En el terminal positivo, el oxidante gana uno o más electrones que son cedidos por el reductor, en el terminal negativo. El separador bloquea la transferencia de electrones, que viajan por el circuito eléctrico y generan así la corriente eléctrica.
Los diferentes tipos de batería
Se pueden utilizar diferentes materiales para fabricar una pila. El cátodo y el ánodo son metales, y el electrolito es una sustancia que conduce la corriente eléctrica.
En función de la temperatura de utilización y de la eficacia deseada, se preferirán determinados materiales por sus características.
La naturaleza del par REDOX determina, pues, la tensión nominal de la pila (en V), mientras que la cantidad de iones activos y la conducción iónica de la membrana de separación determinan la carga eléctrica (en A.h).
El siguiente diagrama clasifica algunos elementos químicos comunes utilizados en las pilas según su potencial redox.
Además del potencial redox, la combinación de ciertos metales permite obtener diferentes características, según el uso.
La siguiente tabla compara las diferentes categorías de baterías:
Cómo funcionan las baterías de litio
El funcionamiento de las baterías de litio se basa en el intercambio de iones de litio entre los electrodos acompañado del movimiento de electrones.
A medida que la batería se descarga, los iones de litio se desplazan gradualmente hacia los espacios vacíos conocidos como vacantes cristalográficas en el electrodo opuesto, donde se recombinan.
Para una batería de «fosfato de hierro y litio»
Durante la carga se produce la reacción contraria. El tiempo de carga dependerá de la velocidad a la que los portadores de carga, iones y electrones, se muevan por la batería.
