¿Qué es un electrolito de batería?

La mayoría de las personas tienen muchos casos de uso de baterías en su vida diaria. Sin embargo, todavía no saben cómo funcionan las baterías y cuáles son sus componentes principales. En todos esos casos de uso, se utilizan múltiples tecnologías de batería, pero una cosa que permanece igual en cada tecnología de batería es la función del electrolito.

En palabras simples, el electrolito es la sustancia de una batería que permite el flujo de electrones entre los terminales positivo y negativo de la batería. Este artículo revelará más detalles sobre el electrolito, sus características y su funcionamiento.

La estructura básica de la batería

Si echamos un vistazo a la estructura básica, se basa en 3 componentes principales, que incluyen el ánodo, el electrolito y el cátodo. Todos estos 4 componentes trabajan juntos para completar la reacción electroquímica dentro de una batería para generar electricidad.

La estructura física de una batería

Los 3 componentes principales de una batería están presentes, por lo que los dos electrodos no están conectados directamente ya que tienen el electrolito. Tomando como ejemplo la batería de plomo-ácido, el ácido funciona como electrolito entre las placas de los electrodos. De manera similar, las tecnologías de batería seca utilizan un electrolito seco entre las placas de los electrodos, lo que facilita el flujo de iones.

Principios químicos de la estructura de una batería.

La razón por la que una batería puede almacenar y proporcionar electricidad es por la reacción electroquímica que se produce en ella. El ánodo suele acumular electrones cuando está cargado y el cátodo tiene deficiencia de electrones. Cuando se completa el circuito entre dos electrodos, los electrones comienzan a fluir desde el electrodo con más electrones hacia el electrodo con menos electrones.

El electrolito desempeña un papel crucial a la hora de facilitar este flujo mediante el proceso de reacción química, dependiendo de la tecnología de la batería.

Celda de batería LiFePO4 de baja temperatura de 3,2 V y 20 A -40 ℃ Capacidad de descarga de 3C≥70 % Temperatura de carga: -20~45 ℃ Temperatura de descarga: -40~+55 ℃ Prueba de acupuntura aprobada -40 ℃ Tasa máxima de descarga: 3C

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Importancia del electrolito en una batería

Ya sea que lo consideremos física o químicamente, los electrolitos funcionan como un medio para el movimiento de iones siempre que el circuito de una batería se completa externamente. Puede parecer simple, pero el electrolito tiene un gran impacto en la eficiencia, el rendimiento y la seguridad de la batería.

Los diferentes tipos de electrolitos poseen diferentes propiedades, por lo que sus métricas de rendimiento también cambian. Esta es también la razón por la que se utilizan diferentes electrolitos en diferentes tipos de baterías.

Tipos y características de electrolitos

Tradicionalmente, el tipo de electrolito más común utilizado en las baterías era el ácido porque las baterías de plomo-ácido encontraron aplicaciones en diversos campos de la vida. Sin embargo, a medida que la tecnología evolucionó, se han producido varios cambios y hoy en día contamos con múltiples tipos de electrolitos para baterías. Entonces, aquí hay una descripción general de los tres tipos principales de electrolitos, junto con las características de los electrolitos.

1.Electrolitos líquidos

Estos son los tipos de electrolitos tradicionales y más utilizados. El ejemplo más común de electrolitos líquidos son las baterías de plomo-ácido. Sin embargo, también se utilizan en baterías alcalinas y de iones de litio.

2.Electrolitos sólidos

Los electrolitos sólidos existen desde hace sólo unas pocas décadas, y esta innovación en la tecnología de electrolitos aporta una mayor densidad de energía y seguridad. Las baterías de celda seca comúnmente utilizadas en automóviles y unidades de respaldo de emergencia utilizan dichos electrolitos.

3.Electrolitos en gel

Los electrolitos en gel son geles semisólidos que son menos propensos a sufrir fugas, por lo que a menudo brindan mayor seguridad y confiabilidad. Hay algunas baterías de plomo-ácido selladas, y en esas baterías se utilizan electrolitos de gel, que generalmente se usan como unidades de suministro de energía de respaldo. Además, también se utilizan en baterías de polímero.

Batería de polímero resistente para portátiles de alta densidad de energía y baja temperatura Especificación de la batería: 11,1 V 7800 mAh -40 ℃ Capacidad de descarga de 0,2 C ≥80 % A prueba de polvo, resistencia a caídas, anticorrosión, antiinterferencias electromagnéticas

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Características de los electrolitos

Las 4 características principales de un electrolito son:

Es necesaria una alta conductividad iónica para un transporte eficaz de iones dentro de la batería. Por tanto, la conductividad es importante.

Compatibilidad química: el electrolito y los electrodos de la batería deben ser compatibles para evitar reacciones químicas que puedan afectar el rendimiento.

Para garantizar la confiabilidad a largo plazo, los electrolitos deben mantener su integridad durante toda la vida útil de la batería.

Debido a que algunos electrolitos son más reactivos o combustibles que otros, la seguridad es una consideración importante en el diseño de la batería.

¿Cómo funcionan los electrolitos?

Con su funcionalidad principal de facilitar el flujo de electrones/iones en la batería entre los dos electrodos positivo y negativo, el electrolito es el material que sufre una reacción química y, como resultado, transporta los iones. Mientras tanto, el electrolito también facilita la disociación e ionización de los dos electrodos. Aquí el cátodo absorbe iones – mientras que el ande libera iones +.

De manera similar, cuando la batería está cargada, los iones facilitan la inversión de electrones a través de la batería debido a una reacción química. Durante este proceso, el cargador aplica un voltaje externamente que completa el circuito.

El impacto de los electrolitos en el rendimiento de una batería

Cuando consideramos el rendimiento de una batería, consideramos múltiples aspectos de la batería, que incluyen los siguientes:

Ciclo de vida

Densidad de energia

Tolerancia a la temperatura

Seguridad, etc

El electrolito de una batería desempeña un papel en todos estos aspectos. Por ejemplo, un electrolito líquido no es el mejor en términos de seguridad, ya que puede tener fugas. Mientras tanto, los electrolitos en gel y sólidos aportan una solución. De manera similar, los diferentes tipos de electrolitos y tecnologías en cada tipo pueden afectar significativamente estos aspectos de una batería. Si bien las variaciones en la tecnología de electrolitos brindan mejores resultados de rendimiento, su propósito principal sigue siendo el mismo.

¿Cómo utilizan los diferentes tipos de baterías diferentes tipos de electrolitos?

Cada tecnología de batería se basa en una reacción química diferente debido a la diferencia en el material del electrodo y la tecnología del electrolito. Por ejemplo, las baterías de plomo-ácido, de estado sólido y de iones de litio utilizan diferentes tipos de electrolitos.

Dado que la reacción química en distintas tecnologías de baterías difiere, el electrolito se selecciona teniendo en cuenta las mejores métricas de rendimiento y resultados de usabilidad. Por lo tanto, la batería se mantiene segura y confiable, no le falta rendimiento y dura mucho tiempo, lo que la convierte en una mejor opción que las opciones disponibles anteriormente.

Conclusión

Ya sea que hablemos de la energía portátil producida por las baterías o del avance en las tecnologías de baterías a lo largo de las décadas, una cosa que siempre tiene gran importancia es el electrolito. Es responsable de realizar la reacción química entre los diferentes terminales de la batería y permitir el flujo de iones.

Por lo tanto, los electrolitos son vitales para almacenar y utilizar energía de manera confiable. Hoy en día utilizamos diferentes categorías y tipos de electrolitos y se espera que las cosas mejoren aún más con más investigaciones sobre los electrolitos.