Comparación de baterías de iones de litio y NiMh

¿Son iguales las baterías de NiMh y las de iones de litio?

Baterías de NiMH

La batería híbrida de metal de níquel (NiMh) es una forma de baterías recargables. Tiene una reacción química en el electrodo positivo similar a la reacción química que ocurre en la celda de níquel-cadmio. La diferencia se produce en el electrodo negativo, ya que la batería de NiMh utiliza una aleación que absorbe hidrógeno en lugar de cadmio. Una batería híbrida de níquel metálico tiene dos o tres veces la capacidad de una batería equivalente de níquel-cadmio del mismo tamaño. Tiene una densidad de energía cercana a la densidad de energía de una batería de iones de litio.

Las baterías de NiMH se utilizan ampliamente en los automóviles híbridos; una encuesta realizada en 2008 estimó que más de dos millones de automóviles híbridos en todo el mundo se fabricaron con baterías de NiMh.

En algunas áreas del mundo como la Unión Europea, las baterías de NiMh han reemplazado a las baterías de níquel-cadmio en sus aplicaciones.

En Japón, alrededor del 22% de todas las baterías recargables portátiles que se vendieron en 2010 fueron baterías de NiMh. Sin embargo, este porcentaje ha ido disminuyendo debido a los rápidos avances tecnológicos en el campo de las baterías de iones de litio.

Baterías de iones de litio

Las baterías de iones de litio se utilizan para casi todos los dispositivos electrónicos y vehículos electrónicos. A pesar de ser más caras que las baterías alcalinas convencionales, las baterías de iones de litio tienen una vida útil mucho más larga.

Las baterías de iones de litio están hechas de lo que se llaman células. Cada celda de esos se compone de tres componentes; un electrodo positivo, un electrodo negativo y un componente químico llamado electrolito entre los positivos y negativos.

El electrodo positivo de la celda está diseñado con óxido de litio y cobalto. El electrodo negativo está diseñado con grafito. Los electrolitos son óxidos y sulfuros. El electrolito debe tener una vida útil prolongada y ofrecer una alta movilidad para los iones de litio. El electrolito puede ser líquido, polímero y de estado sólido.

Las baterías de iones de litio tienen el mismo mecanismo de funcionamiento. Cuando la batería se está cargando, el óxido de litio-cobalto "el electrodo positivo", da algunos de sus iones de litio, estos iones se mueven a través del electrolito hasta el electrodo negativo "el grafito" y allí desaparecen. La batería durante este proceso almacena energía. Después del proceso de carga y durante la descarga; los iones de litio regresan a través del electrolito desde el electrodo negativo al positivo una vez más, lo que a su vez produce energía que enciende el dispositivo al que está conectada la batería.

¿Se puede utilizar un cargador de NiMh para baterías de iones de litio?

Aunque las baterías de iones de litio y las baterías de NiMh son dos baterías recargables que se utilizan en aplicaciones similares, tienen propiedades químicas completamente diferentes entre sí. Las baterías de iones de litio brindan más energía que las baterías de NiMh, casi hasta tres veces más. Las baterías de iones de litio también pueden funcionar a voltajes más altos que los de las baterías de NiMh. Sin embargo, las baterías de NiMh son más seguras que las baterías de iones de litio en casos de sobrecarga debido a la ausencia del elemento reactivo de litio.

Tanto las baterías de iones de litio como las de NiMh requieren cargadores sofisticados. Sin embargo, ambos tienen una filosofía de carga diferente. Las baterías de iones de litio tienen un circuito interno que monitorea la velocidad de carga y corta la energía cuando se detecta un problema. Hay dos baterías de iones de litio idénticas, por lo que los cargadores de iones de litio ofrecen una variedad de voltajes variables que pueden acumular el cambio en cada batería.

Los cargadores de NiMH carecen de las características de seguridad necesarias para las baterías de iones de litio. Es por eso que los cargadores de las baterías de NiMh son diferentes a los de las baterías de Li-ion.

Es extremadamente peligroso cargar baterías de iones de litio con cargadores de baterías de NiMh.

Características de las baterías de NiMh y Li-ion

Baterías de NiMH

Las baterías de NiMH tienen menos capacidad que las de iones de litio. No tienen ningún efecto memoria. Tienen una temperatura de funcionamiento de entre -5 y 95 grados Fahrenheit. Tienen ciclos de vida de aproximadamente 500 a 800 ciclos. Las baterías de NiMH son más seguras que las baterías de iones de litio, especialmente en caso de sobrecalentamiento y sobrecarga.

Las baterías de NiMH son mejores para el medio ambiente que las baterías de níquel-cadmio.

Baterías de iones de litio

A diferencia de las baterías convencionales, las baterías de iones de litio tienen controladores electrónicos integrados. Estos controladores regulan cómo se cargan y descargan las baterías. Estos controladores evitan la sobrecarga y el sobrecalentamiento que pueden hacer que las baterías de iones de litio exploten en algunos casos.

Durante el proceso de carga y descarga en las baterías de iones de litio, los electrones fluyen en la dirección opuesta al movimiento de los iones alrededor del circuito exterior. Es importante tener en cuenta que los electrones no fluyen a través del electrolito en sí. El electrolito es efectivamente una barrera aislante y no afecta el movimiento de los electrones.

El movimiento de iones a través del electrolito y los electrones que se mueven alrededor del circuito externo en la dirección opuesta son dos procesos interconectados. Si alguno de estos movimientos se detiene, el otro también se detiene. Cuando la batería está completamente descargada y los iones dejan de moverse a través del electrolito, los electrones dejan de moverse al mismo tiempo a través del circuito exterior. Es por eso que pierde energía en su dispositivo.

La descarga ocurre a gran velocidad cuando el dispositivo alimentado por la batería de iones de litio está encendido; sin embargo, la descarga también ocurre incluso cuando el dispositivo está apagado. Esa es una desventaja de las baterías de iones de litio.