Diferente tipos de batería con varias configuraciones están disponibles. Con los inventos de varios nuevos dispositivos electrónicos de consumo, vehículos eléctricos, necesidades de almacenamiento de energía renovable, aplicaciones espaciales y militares, la energía de las baterías se consume hoy en día como alimento. Si miramos a nuestro alrededor, encontramos un montón de baterías escondidas dentro de casi todos los dispositivos que tenemos, relojes de pared, teléfonos móviles, ordenadores portátiles, relojes, calculadoras, inversores, secadores de pelo, recortadoras, juguetes y muchos más. Las baterías hacen que los dispositivos sean portátiles al separarlos del suministro de energía. Las baterías de hoy en día viven mucho tiempo y tienen una gran capacidad de almacenamiento de energía. Los bancos de energía portátiles para viajes largos se han convertido en opciones indispensables. Las baterías vienen en varios tamaños y formas, como las configuraciones de botón, planas, redondas y prismáticas. Las pilas son tanto no recargables, llamadas pilas primarias, como recargables, llamadas pilas secundarias. Mientras que las primarias no pueden recargarse una vez que se han descompuesto, las secundarias pueden recargarse una y otra vez. No obstante, las pilas primarias son baratas, compactas, fáciles de usar y tienen una mayor duración que las pilas secundarias.
Dado que las baterías vienen en varios tamaños, químicos usados y formas, estas han sido provistas con cierta nomenclatura por las instituciones IEC y ANSI para entender sus especificaciones de acuerdo a nuestras necesidades. Por ejemplo, consideremos una batería de tipo AA de 1,5V como se muestra a continuación.
Como podemos ver dice AA LR6 1.5V. Ahora entendamos qué significa este nombre o código. Aquí
- LR6 aquí es el código de tamaño IEC, ya que la L significa sistema de serie electroquímica, es decir, para alcalino/MnO2 y R6 significa dimensiones físicas. Una configuración R6 significa batería R-round con una altura total máxima de 50,5 mm y un diámetro máximo de 14,5 mm.
- AA es una designación ANSI para las baterías de configuración LR6.
Considere otro ejemplo de una celda de botón como la que se muestra a continuación
Dice CR2025. Es el código IEC en el que la C representa el sistema de Litio R de cilindro redondo 20 significa 20mm de diámetro de pila y 25 representa la altura de 2,5mm. Para obtener más información, consulte los códigos ANSI e IEC para las baterías.
Tipos de Batería
Células primarias o baterías primarias
No se pueden recargar una vez que se han descompuesto. Las ventajas de las células primarias son su tamaño compacto y la disponibilidad de varias formas como cilíndricas, de botón, rectangulares y prismáticas, y éstas tienen una alta densidad de potencia, una larga vida útil, un bajo nivel de descarga y portabilidad. Su innumerable número de aplicaciones incluye relojes, relojes, dispositivos médicos, radio y otros dispositivos de comunicación, nano aplicaciones, chips de memoria y muchos más.
Si la célula primaria no contiene electrolito líquido, entonces se conoce como célula seca. Una celda seca contiene electrolito en pasta húmeda. La figura de arriba muestra la sección transversal de una batería de zinc-carbón.
Algunos de los diferentes tipos de pilas primarias y sus aplicaciones se han examinado a continuación:
Zinc-Carbono/Alcalino/MnO2 Celda o batería
Una de las primeras formas de célula seca, es decir, la célula de Zinc-carbono o Leclanche, se había utilizado durante casi un siglo. Pero ahora ha quedado obsoleta con el uso comercial de nuevas pilas primarias, como la que tiene alcalina/MnO2 como cátodo, que tiene una mayor capacidad y una mayor densidad de energía y una mayor vida útil.
Baterías de óxido de mercurio
El uso de las baterías de óxido de mercurio es muy limitado debido a las peligrosas implicaciones del mercurio para el medio ambiente. Estas baterías vienen en forma de ánodos de zinc/cadmio con óxido de mercurio como cátodo. Vienen en forma cilíndrica, con pequeños botones planos. Tiene aplicaciones como fuentes de baja potencia en calculadoras, radios portátiles, relojes, cámaras, etc.
Baterías de óxido de plata y zinc
Son similares en diseño a las baterías de mercurio, pero tienen una mayor densidad de energía. Funciona mejor a bajas temperaturas. Se usa principalmente como pilas de botón y encuentra aplicaciones en equipos fotográficos, relojes electrónicos, audífonos, etc.
Baterías de aire de zinc
Las baterías de metal-aire han llamado la atención en la industria de las baterías debido a su alta densidad de energía. Además, no se requiere ningún cátodo activo. Sin embargo, su pobre vida útil y su sensibilidad a factores externos como la temperatura, la humedad, etc., limitan su uso. Sus usos son en la electrónica, la señalización y las aplicaciones de navegación.
Baterías de Litio
Las ventajas de las baterías de litio son la mayor densidad de energía, la larga vida útil y la posibilidad de funcionar en un amplio rango de temperaturas. Sus aplicaciones incluyen cámaras, relojes, relojes, calculadoras y otras aplicaciones de baja potencia.
Baterías secundarias
Estas baterías se recargan una y otra vez eléctricamente una vez que se descargan. Por ejemplo, la carga de baterías de móviles o portátiles. Hoy en día las baterías secundarias o recargables están omnipresentes. Estas se utilizan como fuentes de energía de reserva como en los SAI, inversores y fuentes de energía estacionarias por un lado, y como fuente primaria para innumerables aplicaciones de consumo como móviles, portátiles, linternas, lámparas de emergencia, etc.
Algunos de los tipos de pilas recargables y sus aplicaciones pueden ser discutidos a continuación:
Baterías de plomo
Estas son las baterías comúnmente usadas en inversores, vehículos eléctricos, encendido de motores, energía de emergencia y aplicaciones de baterías solares. Constituyen alrededor del 40-45% de la venta de baterías en todo el mundo. A continuación se presentan algunos de los tipos de baterías de plomo-ácido basados en la construcción y las aplicaciones :
Baterías de arranque
Se utilizan para arrancar motores, ya que proporcionan grandes corrientes de impulso durante un corto período de tiempo. Estas tienen tasas de descarga lentas. Las aplicaciones son en aviones, barcos, vehículos de motor diesel, etc.
Baterías de ciclo profundo
A diferencia de las baterías estacionarias que tienen una descarga muy baja, las baterías de ciclo profundo se descargan hasta un 80% antes de recargarse. Hay tres tipos de baterías de ciclo profundo: las de tipo inundado, las de tipo electrolito gelificado y las de tipo alfombrilla de gas absorbido (AGM). Sus aplicaciones son en camiones industriales, carros de golf, vehículos eléctricos, coches de minas, etc.
Baterías de submarinos
Se usa en los submarinos. Su descarga cae entre las baterías de arranque y las de ciclo profundo, alrededor del 50%.
Baterías estacionarias
Incluye baterías de tipo de almacenamiento de energía usadas en UPS, inversores, nivelación de carga, y baterías solares, etc.
Baterías de Níquel/Cadmio (Ni-Cd)
La principal ventaja de las baterías de níquel-cadmio es la fiabilidad y la larga duración. Se utilizan como baterías de repuesto, como arrancadores industriales, aplicaciones solares fotovoltaicas, etc.
Baterías de níquel metal hidruro (NiMH)
La capacidad de la batería de NiMH es mayor que la del tipo de Ni-Cd y se acerca a la de las baterías de Li-ion.
Baterías de Litio-Ion
Estas baterías han dominado la industria electrónica portátil moderna, principalmente los ordenadores portátiles y los móviles, como la principal fuente de energía debido a su alta tasa de carga, alta densidad de energía, larga vida útil, baja tasa de autodescarga, compactibilidad y bajo costo. Sus aplicaciones incluyen computadoras portátiles, radios, teléfonos móviles, aplicaciones aeronáuticas, aplicaciones de baterías solares, vehículos eléctricos, detectores de minas, etc.
Baterías de reserva
Estas baterías se utilizan sobre todo en aplicaciones militares para proporcionar una alta fuente de energía durante un corto período de tiempo, por ejemplo, misiles, torpedos, plataformas de lanzamiento, etc. Estas se mantienen inactivas o en condiciones de reserva durante un período de tiempo muy largo y en condiciones ambientales difíciles. Para el almacenamiento a largo plazo, se evita su autodescarga. Basándose en su mecanismo de activación, son principalmente de cuatro tipos, como los activados por agua, los activados por calor, los activados por electrolito y los activados por gas.
Célula de combustible
Es un dispositivo galvánico que convierte la energía química en eléctrica. A diferencia de las pilas, el combustible o el material activo se suministra continuamente cuando se necesita energía eléctrica. Los electrodos de una pila de combustible no se consumen, pero tienen propiedades catalíticas que afectan al proceso químico. Los materiales del ánodo son combustibles gaseosos o líquidos como el hidrógeno, el hidrocarburo, el gas natural, etc. Como se trata de combustibles que se utilizan en los motores, de ahí el término célula de combustible. Mientras que el oxígeno se utiliza como cátodo. Las aplicaciones incluyen sistemas de energía portátiles (25W-5kW) en aplicaciones militares, en aplicaciones de consumo como en teléfonos inalámbricos, ordenadores, vehículos recreativos, barcos, carretillas elevadoras, sistemas de manipulación de materiales, etc. Las pilas de combustible se clasifican en función del tipo de electrolito utilizado de la siguiente manera:
- Células de combustible de ácido fosfórico.
- Células de combustible alcalinas.
- Células de combustible de carbonato fundido.
- Células de combustible de membrana de intercambio de protones.
- Células de combustible de óxido sólido.
