¿Cómo funcionan las baterías de iones de litio recargables?

El trabajo pionero de las baterías de litio comenzó en 1912 bajo GN Lewis, pero las primeras baterías de litio no recargables no estuvieron disponibles comercialmente hasta principios de la década de 1970. En la década de 1980, siguieron los intentos de desarrollar baterías de litio recargables, pero fracasaron debido a la inestabilidad del litio utilizado como material de ánodo.

El litio es el más ligero de todos los elementos, tiene el mayor potencial electroquímico y proporciona la mayor energía específica por peso. Las baterías recargables de metal de litio en el ánodo podrían proporcionar densidades de energía extraordinariamente altas; sin embargo, a mediados de la década de 1980 se descubrió que el ciclo creaba dendritas no deseadas en el ánodo. Tales moléculas de crecimiento ingresan al separador, creando un acortamiento eléctrico. La temperatura de la celda aumentará rápidamente y alcanzará el punto de fusión del litio, lo que provocará una fuga térmica, también conocida como "ventilación de calor". Después de que una batería de un teléfono móvil filtró gases ardientes y provocó quemaduras en la cara de un hombre, en 1991 se retiraron del mercado una gran cantidad de baterías metálicas recargables de litio enviadas a Japón.

La volatilidad inherente del metal litio, especialmente durante la carga, se cambió mediante el uso de iones de litio a una solución no metálica. Sony lanzó la primera batería de iones de litio en 1991 y hoy es la batería más popular y de más rápido crecimiento en el mercado. Aunque es más bajo en energía específica que el litio-metal, el ion de litio es seguro siempre que se respeten los límites de voltaje y corrientes.

¿Todas las baterías de iones de litio son recargables?

Casi todas las baterías de iones de litio son recargables, ya que se forman según el principio de efecto de memoria y tienen la capacidad de almacenar carga. La electricidad portátil es proporcionada por baterías o celdas de iones de litio y litio. Ambos funcionan almacenando químicamente cargas eléctricas; las cargas fluyen desde el cátodo de la batería a su ánodo cuando conecta sus electrodos a un cable, produciendo una corriente eléctrica. Todos los tipos de baterías de iones de litio tienen ventajas y desventajas en función de su configuración.

No es fácil ni seguro recargar las baterías de litio; este problema ha llevado a la invención de las baterías de iones de litio. Antes de que se vuelvan ineficaces, se pueden cargar varias veces. Sin embargo, las baterías de litio no son recargables, pero ofrecen más que las baterías de iones de litio en términos de capacidad. Estos tienen una mayor densidad de energía que las baterías de iones de litio. En comparación con las baterías de iones de litio, las baterías de litio usan metal de litio como su ánodo, usando una variedad de otros materiales para formar su ánodo. Las baterías de iones de litio se debilitan porque su vida útil es de aproximadamente tres años, más allá de los cuales son inútiles pero alrededor de estos años se pueden recargar fácilmente.

Existe una diferencia entre una batería de litio y una batería de iones de litio, ya que la batería de litio contiene metal de litio como ánodo, por eso no son recargables mientras que las baterías de iones de litio no contienen dicho metal sino que contienen iones que se ionizan en su respectivo electrodo por eso son recargables.

¿Cuánto tiempo se carga una batería de iones de litio?

Después de una serie de experimentos y revisiones de los usuarios, se ha visto que una batería de iones de litio puede mantener la carga durante muchos meses y mantendrá la carga. Sin embargo, es más seguro almacenar una batería de iones de litio parcial o totalmente cargada. Ocasionalmente, una batería de iones de litio con muy poca carga se almacena durante mucho tiempo (muchos meses) y su voltaje cae lentamente por debajo del nivel en el que se puede volver a cargar debido a su mecanismo de seguridad incorporado. Es una buena idea sacarlo y recargarlo después de unos meses si la batería se va a almacenar durante varios meses. Sería mejor usar la batería cada pocos meses y luego dejarla parcial o completamente cargada para que puedas usarla fácilmente y no te creará ningún problema.

¿Cómo se usa la batería de iones de litio de acuerdo con su principio de funcionamiento?

Las baterías de iones de litio funcionan según el principio de electrólisis que contiene un electrolito, cátodo y ánodo, sin embargo, no es adecuado decir cátodo y ánodo en su lugar, es mejor llamarlos terminal positivo o terminal negativo.

Como cualquier otra batería, uno o más compartimentos de generación de energía llamados celdas están formados por una batería recargable de iones de litio. En esencia, cada celda tiene tres componentes: un electrodo positivo (conectado al terminal positivo o + de la batería), un electrodo negativo (conectado al terminal negativo o?) Y un químico llamado electrolito en el medio. Un electrodo positivo generalmente se forma a partir de un compuesto químico llamado óxido de litio y cobalto (LiCoO2) o, en las baterías más nuevas, a partir de fosfato de litio y hierro (LiFePO4). Generalmente, el electrodo negativo está hecho de carbono (grafito) y el electrolito varía de un tipo de batería a otro, pero no es demasiado importante comprender la idea básica de cómo funciona la batería.

De la misma manera, funcionan todas las baterías de iones de litio. Cuando la batería se carga, el óxido de cobalto-litio positivo cede algunos de sus iones de litio que se mueven a través del electrolito hacia el electrodo de grafito negativo y permanecen allí. Durante este proceso, la batería absorbe y almacena energía. Cuando la batería se descarga, los iones de litio regresan a través del electrolito al electrodo positivo, generando la energía que alimenta la batería. En ambos casos, los electrones fluyen hacia los iones alrededor del circuito exterior en la dirección opuesta. Los electrones no pasan a través del electrolito: en lo que respecta a los electrones, es esencialmente una barrera aislante.

El movimiento de iones (a través del electrolito) y el movimiento de electrones (alrededor del circuito externo, en la dirección opuesta) son procesos interconectados y el otro proceso se detiene si alguno de los dos. Si los iones dejan de moverse a través del electrolito cuando la batería se descarga por completo, los electrones tampoco podrán moverse a través del circuito exterior, por lo que perderá energía.

Del mismo modo, cuando apaga lo que sea que esté impulsando la batería, los electrones dejarán de fluir, al igual que la corriente de iones. Básicamente, la batería comienza a descargarse a un ritmo elevado (pero continúa descargándose, incluso cuando se retira el dispositivo, a un ritmo muy lento).

Las baterías de iones de litio, a diferencia de las baterías más simples, se han diseñado en controles electrónicos para monitorear cómo se cargan y descargan y es su principio de funcionamiento y de la misma manera que debe usarse.