22 años de personalización de baterías
Sep 15, 2020 Pageview：494
Introducción
Las baterías están formadas por diversos elementos que se extraen de la corteza terrestre y deben estar presentes en las cantidades adecuadas en la batería para una interacción adecuada. Algunos de los primeros elementos que se utilizaron fueron el cobre y el zinc en 1799 cuando se inventó la primera batería y desde entonces se han utilizado otros elementos de la tabla periódica para desarrollar baterías.
Las primeras baterías en 1799 usaban cobre y zinc como elementos de batería y desde entonces los científicos comenzaron a buscar otros elementos en la tabla periódica que pudieran usarse para desarrollar baterías. El litio y el níquel se utilizan ampliamente para fabricar diferentes tipos de baterías. Otros elementos como la plata y el oro son demasiado caros para ser utilizados en baterías y los gases nobles no tienen las propiedades adecuadas para su uso en una interacción equilibrada.
Dentro de cada batería hay un cátodo, un ánodo y el fluido que permite que los iones pasen entre el ánodo y el cátodo. Dependiendo del uso de diferentes elementos en la fabricación del ánodo y el cátodo, existen diferentes tipos de baterías. Las baterías de zinc-cobre fueron las primeras que ya no se utilizan comercialmente en la actualidad. Luego están las baterías de plomo-ácido que utilizan el elemento plomo y su óxido. Estas baterías son recargables y se utilizan en coches eléctricos. Las baterías de níquel cadmio (NiCd) se desarrollaron en la década de 1990 para dispositivos portátiles, pero como el cadmio es tóxico, su uso disminuyó después de la llegada de las baterías de iones de litio.
Hay baterías de níquel hierro que usan óxido de níquel y hierro en el cátodo y el ánodo y estas baterías se usaron en los ferrocarriles para almacenamiento de respaldo. En tiempos modernos utilizamos las pilas alcalinas recargables o las pilas AAA que constituyen de elementos zinc y dióxido de manganeso. También conocidas como pilas de lápiz, estas son las baterías más comunes que se encuentran en todos los hogares hoy en día y se utilizan para cargar controles remotos en relojes y casi cualquier dispositivo electrónico.
Aparte de estos, hay muchas formas de baterías que se han desarrollado utilizando los elementos níquel, litio, zinc y sus óxidos.
Los elementos de la batería se extraen de la corteza terrestre y cada uno tiene una propiedad diferente que lo hace apto para su uso en baterías. El aluminio utilizado en las baterías es un metal que se libera de la bauxita y es el tercer elemento más abundante en la Tierra. Encuentra su uso en el cátodo de algunas baterías de iones de litio. El antimonio es otro elemento que se utiliza en las baterías de plomo ácido para reforzar las placas de plomo. Es un elemento metálico blanco y también se mezcla con otros elementos para formar semiconductores.
El cadmio, que es un elemento potencialmente tóxico, se libera como subproducto durante la producción de zinc. Se utiliza como ánodo en baterías de níquel cadmio, pero el uso de estas baterías está prohibido comercialmente. El calcio es el quinto elemento más abundante en la Tierra y juega un papel importante en el fortalecimiento de las placas metálicas de las baterías de plomo-ácido. El cloruro es otro elemento muy utilizado en el electrolito de las baterías.
El elemento más común en la Tierra es el hierro y se ha probado su uso potencial en baterías después del cobre. El hierro se usa en baterías de óxido de fosfato de hierro y litio y ha sido demandado desde la antigüedad. El plomo es el más estable de todos los elementos y se utiliza mucho en las baterías. Otro elemento relativamente abundante es el manganeso utilizado en las baterías. El níquel es un elemento que se adapta mejor a los electrodos de batería y se utiliza a menudo en combinación con hierro o zinc. El sodio es el sexto elemento más común y se usa a menudo en combinación con azufre en las baterías.
El zinc es el elemento más utilizado en las baterías desde su descubrimiento por Alexandra Volta y la fabricación de las células Voltaic, que ya no están disponibles comercialmente. Sin embargo, las placas de zinc se utilizan en baterías y también en combinación con cobre, hierro o magnesio.
La mayoría de estos elementos se encuentran en la corteza terrestre y se han extraído de allí y se han utilizado en combinación con otros elementos y metales para su uso en baterías. Las baterías de iones de litio y las baterías AAA alcalinas son las más utilizadas hoy en día para dispositivos portátiles y baterías de automóvil.
Los diferentes tipos de baterías tienen diferentes elementos en el cátodo y el ánodo y cuando usas estas baterías en un dispositivo, las conecta a un circuito que activa las reacciones químicas. Digamos, por ejemplo, que para las pilas alcalinas comunes que usamos, el ánodo generalmente está hecho de zinc y el cátodo está hecho de dióxido de manganeso. El óxido de un elemento en un extremo y otro elemento en el otro extremo. Ahora, hay un electrolito entre ellos que hace que los electrones fluyan de un extremo al otro. Cuando el electrolito entra en contacto con los electrodos, tiene lugar una serie de reacciones de oxidación-reducción. El cátodo es el electrodo oxidante ya que acepta oxígeno o electrones y el ánodo es un agente reductor ya que dona electrones. Esto hace que los electrones fluyan de ánodo a cátodo y esto crea una diferencia de carga que hace que la corriente fluya.
Las baterías recargables son aquellas donde los electrodos se pueden recargar en contraposición a las no recargables donde esta reacción química puede tener lugar solo por un tiempo después del cual el ánodo ya no puede donar electrones y la batería pierde su energía.
La mayoría de las baterías tienen un elemento de óxido en el cátodo y un elemento en el ánodo por esta razón. El ánodo pierde un electrón que acepta el cátodo y esto inicia el flujo de electrones que hace que la carga fluya en la batería. Todas las baterías comunes, incluidas las baterías triple A, las baterías de iones de litio se basan en este concepto con el uso de diferentes elementos.
La mayoría de los elementos de la tabla periódica han sido probados para su uso en baterías y estos elementos se encuentran comúnmente en la Tierra. La abundancia de estos elementos y su eficiencia en el uso de baterías ha llevado al desarrollo de diferentes tipos de baterías recargables para uso futuro.
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