Diferentes tipos de baterías:una guía completa

Todos los dispositivos electrónicos requieren una fuente de alimentación para funcionar. Por cierto, las baterías son la fuente de energía más común en el mundo moderno. Esto se debe a que hacen posible la fabricación electrónica de dispositivos portátiles.

Se podría decir que toda la industria electrónica depende de las baterías. Sin embargo, si es un ingeniero electrónico principiante, lo más probable es que esté tratando de evaluar el mejor tipo de baterías para su próximo proyecto de electrónica. La siguiente guía cubrirá todos los diferentes tipos de baterías, lo que las hace únicas y sus usos.

¿Qué es una batería?

Una pila de baterías

Las baterías son dispositivos de almacenamiento de energía. Tradicionalmente, hemos utilizado baterías para alimentar pequeños dispositivos electrónicos como linternas. Sin embargo, puede encontrar baterías en cualquier dispositivo que requiera una fuente de alimentación portátil para funcionar en estos días.

Debido a que sus casos de uso y propósitos pueden variar, las baterías vienen en todas las formas y tamaños. Por ejemplo, no podemos esperar usar baterías AAA para alimentar un automóvil de manera óptima. Por lo tanto, los automóviles requieren una batería recargable de tamaño especial para funcionar correctamente.

¿Cómo funcionan las baterías?

Las baterías almacenan energía eléctrica como energía química. Cuando cargamos una batería (recargable), convierte la energía eléctrica y la retiene como energía química. Cuando usamos la tormenta, se produce una reacción química y la batería libera su carga en forma de electricidad.

circuito de batería y lámpara

Por ejemplo, la lámpara en el circuito simple anterior requerirá que un mar de electrones fluya a través de ella para funcionar. En consecuencia, la batería proporcionará la fuerza de empuje requerida para impulsar los electrones a través de la lámpara. Necesitamos conectar la luz a los terminales positivo y negativo de la batería para completar el circuito. Si hay suficiente carga en la tormenta, la lámpara se encenderá.

Sin embargo, es importante recordar que la batería solo puede empujar los electrones a través del circuito durante un tiempo limitado. Esencialmente, este límite de tiempo depende de la cantidad de energía almacenada (carga) y la demanda de la carga. En nuestro ejemplo, la lámpara es nuestra carga, y el mercado se refiere a la energía necesaria para funcionar. Así, la bolsa es cualquier componente que requiera electricidad para funcionar. En cuanto a las PCB, estos componentes pueden ser diodos, microchips (circuitos integrados), etc.

Diferencia entre una celda y una bateria

Una imagen de primer plano de varios tipos de baterías

Una celda eléctrica es un componente de una sola unidad que funciona fundamentalmente de la misma manera que una batería, convirtiendo la energía química en electricidad. Una tormenta es un grupo o colección de células. Sin embargo, la forma más popular de una celda eléctrica es la celda de botón. La gente también se refiere a ella como una batería de monedas. Esta acción no es necesariamente incorrecta. Una celda singular puede estar en un grupo que forma una batería.

Tipos de Baterías

Imágenes vectoriales de baterías

Las baterías se dividen en dos categorías principales:

• Baterías principales: Pilas desechables que no podemos recargar. Como tal, las personas a veces se refieren a ellas como baterías de un solo uso o desechables. La mayor ventaja de estas baterías es que pueden producir corriente inmediatamente después del ensamblaje. A menudo los usamos en dispositivos portátiles con un bajo consumo de corriente o usos intermitentes.
• Baterías secundarias: A menudo nos referimos a estas baterías como baterías recargables. Los fabricantes suelen ensamblarlos con los materiales activos en estado descargado. Luego, los usuarios pueden recargarlos aplicando una corriente eléctrica. Por cierto, la carga invierte las reacciones químicas que ocurren durante su uso. Realizamos la carga utilizando dispositivos a los que nos referimos como cargadores y/o recargadores. La recarga y la descarga pueden ocurrir varias veces según el tipo de batería (material).

Tipos de baterías primarias:

• Batería de zinc-carbono

Batería de zinc-carbono
Fuente:Wikimedia Commons

Las baterías de zinc-carbono son las baterías primarias domésticas de menor costo. Dispersan la corriente mediante una reacción química entre el zinc y el dióxido de manganeso ácido. Sin embargo, la desventaja más significativa de las baterías de zinc-carbono es su baja potencia de salida. Sin embargo, esto también da como resultado una baja tasa de autodescarga que les otorga una vida útil excepcional. Las baterías de zinc-carbono son las más adecuadas para relojes y controles remotos.

• Batería alcalina

Imagen de pila alcalina

Pixabay

Las pilas alcalinas no recargables son los tipos de pilas primarias más utilizadas en el hogar. Utilizan una reacción electroquímica entre el zinc metálico y el dióxido de manganeso para retener y dispersar las cargas. Por cierto, su popularidad actual se deriva de su alta potencia por uso. Al menos en comparación con las baterías de carbono-zinc (y la mayoría de las baterías secundarias). Además, tienden a tener una vida útil superior.

Batería de litio (o baterías de metal de litio)

Batería de botón de litio
Fuente:Wikimedia Commons

Las baterías de litio primarias utilizan un material de litio metálico como ánodo. Por cierto, superan a las baterías de zinc-carbono y alcalinas en potencia por uso debido a su alta densidad de carga. Además, las baterías y celdas de metal de litio tienen una vida útil increíble.

Pueden durar mucho más de una década y pueden funcionar a bajas temperaturas. Sin embargo, las baterías de litio no son tan populares ni están tan disponibles como las baterías alcalinas y de carbón de zinc debido a sus altos costos de producción.

Sin embargo, las baterías y celdas de metal de litio pueden producir voltajes entre 1.5V y 3.7V. Como tal, los fabricantes suelen empaquetarlos en factores de forma más pequeños.

Las baterías de litio de mayor tamaño tienen un mayor riesgo de inestabilidad, pero aún podemos usarlas en aplicaciones militares.

Batería de óxido de plata

Una colección de baterías de óxido de plata de Maxell
Fuente:baterías de óxido de plata

Las baterías de óxido de plata prevalecen en Japón, pero no tanto en el resto del mundo. Utilizan óxido de plata para sus cátodos y zinc para sus ánodos. Si bien tienen una alta densidad de energía, son bastante caros. Podemos atribuir esto al material del cátodo (plata) requerido para fabricarlos. La plata es un metal precioso. Por lo tanto, los usamos principalmente en diseños de baterías de monedas donde la cantidad de plata necesaria es pequeña.

Batería zinc-aire

Pilas de monedas de zinc-aire
Fuente:Wikimedia Commons

Muchas personas consideran que las baterías de zinc-aire son alternativas aceptables a las baterías de óxido de plata. Utilizan el oxígeno del aire circundante como cátodo mientras alojan el ánodo dentro de la celda eléctrica. Debido a su alta densidad de energía, son los más adecuados para dispositivos médicos como audífonos y marcapasos. Por cierto, podemos atribuir su larga vida útil a su composición y estructura.

Batería de mercurio

Batería de mercurio
Fuente:Wikimedia Commons

La batería de mercurio (también conocida como batería/célula de óxido de mercurio o Ruben-Mallory) es una batería no recargable que utiliza una reacción electroquímica entre el óxido de mercurio y los electrodos de zinc en un electrolito alcalino. Tienen una mayor capacidad que las baterías de zinc-carbono y brindan una salida constante y confiable.

Por lo general, las baterías de mercurio generalmente vienen en forma de monedas. Estuvieron de moda durante la Segunda Guerra Mundial. Sin embargo, es casi imposible encontrarlos en estos días. Sin embargo, debido a la toxicidad del mercurio para el medio ambiente y la salud humana, muchos países han prohibido su venta.

Tipos de Baterías Secundarias:

• Batería alcalina recargable

Batería alcalina recargable
Fuente:Wikimedia commons

El recargable La versión de pilas alcalinas es la batería recargable más asequible. Además, tienen una larga vida útil. Son útiles para aplicaciones de potencia moderada. A pesar de su breve ciclo de vida (en comparación con otras baterías secundarias), siguen estando de moda. Debido a que no utilizan materiales tóxicos, los usuarios pueden desecharlos de manera segura en vertederos regulares, siempre que lo permitan las normas locales.

Níquel-Cadmio

Batería de níquel-cadmio
Fuente:Wikimedia Commons

Las baterías recargables de níquel-cadmio (Ni-Cd) son muy apreciadas por su robustez y confiabilidad. Tienen un rango de temperatura de funcionamiento variado y una larga vida útil. Además, y lo más importante, tienen capacidades de alta potencia. Sin embargo, tienden a tener un bajo tiempo de ejecución por carga. Otra desventaja es su tasa de autodescarga generalmente alta (30% por mes). Pero esto no es un gran problema, considerando que son recargables.

Sin embargo, otra característica indeseable del níquel cadmio está en su composición. Aproximadamente el 15% de la mayoría de las baterías de Ni-Cd consisten en cadmio tóxico y cancerígeno. Por lo tanto, los consumidores y los fabricantes no pueden desecharlos en vertederos. Debemos reciclarlos con cuidado.

Níquel-metal hidruro

Paquete de batería de hidruro metálico de níquel
Fuente:Wikimedia Commons

Las baterías recargables de hidruro metálico de níquel (NiMH) son una iteración mejorada de las baterías antiguas de níquel-cadmio. Proporcionan el mismo voltaje pero ofrecen hasta un 30% más de capacidad. Además, tienen excelentes capacidades de alta corriente y ciclos de vida prolongados.

Las baterías de hidruro de níquel-metal pueden descargar hasta el 40% de su carga cada mes. Sin embargo, la tasa de autodescarga de las baterías de níquel-hidruro metálico es decepcionantemente más alta que la de las baterías de níquel-cadmio. Sin embargo, las baterías de hidruro de níquel-metal siguen siendo superiores a las baterías de níquel-cadmio porque no contienen cadmio tóxico.

No obstante, todavía contienen grandes cantidades de óxidos de níquel y trazas de cobalto. Estos pueden ser cancerígenos para los organismos mamíferos. Por lo tanto, debe reciclar cuidadosamente las baterías de hidruro de níquel-metal.

Batería de iones de litio

baterías de teléfonos celulares de iones de litio

Las baterías recargables de iones de litio (Li-ion) son el tipo más nuevo de batería secundaria. Por lo general, son un 30 % más ligeros que el hidruro metálico de níquel. Además, proporcionan al menos un tercio de la capacidad de energía de las baterías de níquel-cadmio.

Las baterías de iones de litio tienen excelentes capacidades de alta corriente. Además, tienen ciclos de vida prolongados. Además, tienen una tasa de autodescarga del 20% mensual. Por lo tanto, podemos suponer que las baterías de iones de litio son superiores a las baterías de cadmio en casi todos los sentidos. Sin embargo, no son tan robustos. Por ejemplo, las baterías de iones de litio son susceptibles de sobrecalentarse, lo que puede provocar incendios.

Además, aunque no contienen cadmio tóxico, la mayoría de las baterías de iones de litio aún contienen trazas de óxidos de cobalto y óxidos de níquel. Una vez más, estos productos químicos son cancerígenos y destructivos para la salud humana. Por lo tanto, debe desechar y reciclar las baterías de iones de litio con cuidado.

Batería de plomo-ácido

Las baterías de plomo-ácido suelen formar parte del sistema eléctrico de un vehículo motorizado

Las baterías de plomo-ácido son los tipos de baterías recargables más buscados en el mundo. Esto se debe principalmente a su fiabilidad y la viabilidad financiera de su producción. Sin embargo, no son muy portátiles porque tienden a ser voluminosos, pesados ​​y de gran tamaño. Además, el plomo es un compuesto químico cancerígeno altamente tóxico.

Por lo tanto, no debemos desechar las baterías de plomo-ácido en vertederos y vertederos habituales. Los fabricantes reciclan y reutilizan baterías de plomo-ácido muertas y dañadas para producir nuevas baterías de plomo-ácido.

¿Por qué no todos los tipos de baterías son recargables?

Imagen vectorial de carga de la batería

Cuando recargamos una batería secundaria, no solo obligamos a los electrones a regresar a la tormenta, sino que revertimos los materiales químicos dentro de la batería a su estado de carga inicial. Cuando los fabricantes crean baterías primarias, ensamblan los materiales en un estado cargado. El uso de la carga en una batería primaria reconfigura permanentemente los materiales que contiene. Después del proceso de reconfiguración, no puede contener otro pedido.

Por otro lado, las baterías secundarias activan una reacción química para dar salida a la carga y volver a su estado original mediante la recarga. Eso sí, tienen que utilizar determinados materiales y productos químicos compatibles con estos cambios.

Aplicaciones de batería

Hombre comprobando la batería de un coche

Algunas de las aplicaciones más comunes para las baterías incluyen:

• Alarmas
• Circuitos de comunicaciones
• Relojes
• Controles remotos
• Marcapasos
• Audífonos
• Auriculares inalámbricos
• Vehículos de motor
• Periféricos informáticos inalámbricos (teclados y ratones)
• Dispositivos de juego portátiles (Game Boys)
• Relojes inteligentes

¿Cómo elegir una batería?

Mujer sosteniendo una pila de diferentes tipos de baterías

Ahora que está familiarizado con todos los tipos de baterías disponibles, debe decidir cuál es la mejor para su proyecto. Cuando las personas seleccionan baterías, tienden a equilibrar el costo y el rendimiento. Sin embargo, hay otras especificaciones que debe considerar. Estos incluyen:

• Tipo de batería: Primaria (no recargable) o secundaria (recargable)
• Capacidad: La cantidad de energía/electricidad que una carga puede descargar de una batería. Usualmente denotamos esto usando amp-hr. Por ejemplo, una batería de 500 mAh puede descargar un miliamperio por hora.
• Vida útil: La cantidad de tiempo que una batería puede mantener su carga sin usarse.
• Temperatura de funcionamiento de la batería: Representa qué tan caliente se vuelve una batería mientras la está usando o recargando. En consecuencia, esta especificación lo ayudará a determinar si necesita un disipador de calor o un enfriador para su batería.
• Tasa de recarga: Describe qué tan rápido se puede recargar una batería recargable
• Duración de la batería: Describe el número de veces que podemos recargar y descargar una batería secundaria. Alternativamente, podemos usarlo para indicar cuánto tiempo podemos usar una batería principal.

Conclusión

No existen soluciones de batería únicas en el mercado para todos los dispositivos portátiles que funcionan con baterías. Debido a que los dispositivos electrónicos vienen en todas las formas, tamaños y robustez, requieren una fuente de alimentación que sea más adecuada para sus requisitos de espacio y carga. Por lo tanto, existe una variedad de baterías con sus ventajas y desventajas. La guía anterior destacó esto al exhibir todos los tipos de baterías disponibles actualmente. Recuerde desechar y reciclar las baterías usadas con cuidado. No obstante, esperamos que esta guía le haya resultado útil. Como siempre, gracias por leer.