Conoce el funcionamiento eléctrico de una batería de Litio

Imagínate un mundo sin baterías de iones de litio ¿Necesitas ayuda para imaginar un mundo así? Los dispositivos móviles no se verían como lo hacen ahora. Imagínate teléfonos móviles y portátiles enormes y pesados. También imagina que ambas cosas son tan caras que solo las personas muy ricas pueden pagarlas. Lo que estás imaginando es la década de 1980. Da miedo, ¿no?

Las baterías de iones de litio se han convertido en una gran parte de nuestra cultura móvil. Proporcionan energía a gran parte de la tecnología que utiliza nuestra sociedad.

Batería de iones de litio ¿Cuáles son sus partes?

Una batería está formada por varias celdas individuales que están conectadas entre sí. Cada celda contiene tres partes principales: un electrodo positivo (un cátodo), un electrodo negativo (un ánodo) y un electrolito líquido.

Al igual que las baterías alcalinas de celda seca, como las que se usan en los relojes y los controles remotos de los televisores. Las baterías de iones de litio proporcionan energía a través del movimiento de los iones y el litio es extremadamente reactivo en su forma elemental. Es por eso que las baterías de iones de litio no usan litio elemental. En cambio, las baterías de iones de litio contienen típicamente un óxido de metal de litio, como el óxido de litio y cobalto (LiCoO 2).

Esto suministra los iones de litio, en el cátodo se utilizan óxidos de litio-metal y en el ánodo se utilizan compuestos de litio-carbono. Estos materiales se utilizan porque permiten la intercalación. La intercalación significa que las moléculas pueden insertar algo en ellas. En este caso, los electrodos pueden hacer que los iones de litio entren y salgan fácilmente de sus estructuras.

Química que se involucra en las baterías de litio

Dentro de una batería de iones de litio, tienen lugar reacciones de oxidación-reducción, la reducción tiene lugar en el cátodo. Allí, el óxido de cobalto se combina con iones de litio para formar óxido de litio-cobalto (LiCoO 2), la semirreacción es: CoO 2 + Li + + e – → LiCoO 2

La oxidación tiene lugar en el ánodo, allí el compuesto de intercalación de grafito LiC 6 forma grafito (C 6) e iones de litio. Y la semirreacción que este presenta es: LiC 6 → C 6 + Li + + e –

Aquí está la reacción completa (de izquierda a derecha = descargando, de derecha a izquierda = cargando): LiC 6 + CoO 2 ⇄ C 6 + LiCoO 2

La recarga de una batería de iones de litio ¿Cómo funciona exactamente?

Cuando la batería de iones de litio de su teléfono móvil lo está alimentando, los iones de litio cargados positivamente (Li +). Se mueven del ánodo negativo al cátodo positivo, hacen esto moviéndose a través del electrolito hasta que alcanzan el electrodo positivo. Allí se depositan, los electrones, por otro lado, se mueven del ánodo al cátodo.

Cuando carga una batería de iones de litio, ocurre exactamente el proceso opuesto. Los iones de litio regresan del cátodo al ánodo y los electrones se mueven del ánodo al cátodo.

¿Qué hace que las baterías de iones de litio sean buenas para las tecnologías móviles?

Es simple, las baterías de iones de litio tienen la densidad de carga más alta de cualquier sistema comparable. Esto significa que pueden darte mucha energía sin ser muy pesado, esto es por dos razones. Primero, el litio es el elemento más electropositivo, la electropositividad es una medida de la facilidad con la que un elemento puede donar electrones. Para así producir iones positivos, en otras palabras, es una medida de la facilidad con la que un elemento puede producir energía.

El litio pierde electrones con mucha facilidad, esto significa que fácilmente puede producir mucha energía y también es el más ligero de todos los metales. Como ha aprendido, los materiales de intercalación se utilizan como electrodos en las baterías de iones de litio en lugar del metal de litio real. Aún así, estas baterías pesan mucho menos que otros tipos de baterías que usan metales como plomo o níquel.

¿Al usar baterías de iones de litio existe algún riesgo?

Si bien estas baterías son bastante impresionantes, tienen sus desventajas, la mayor queja es que se desgastan con bastante rapidez. Ya sea que los use o no, una batería de litio típica durará entre 2 y 3 años antes de tener que ser reemplazada. ¡Eso puede resultar caro! La producción y eliminación de baterías de iones de litio también tiene un gran impacto en el medio ambiente, por lo que cuanto más duren esas baterías, mejor.

Como aprendió, el litio es extremadamente reactivo, cuando los fabricantes fabrican baterías de iones de litio, deben tomar ciertas precauciones. Solo para que las baterías sean seguras de usar, sin embargo es posible que haya oído hablar de algunos dispositivos electrónicos.

Como computadoras portátiles o teléfonos celulares, que se incendian debido a sus baterías, si bien esta puede ser una buena excusa. Quizás para no entregar tú ensayo de inglés a tiempo, pero en realidad es una situación bastante peligrosa. Por razones de seguridad, las baterías de litio incluyen un separador, evita que los electrodos de las celdas de la batería se toquen entre sí. Pero si este separador se rompe o se daña, los electrodos pueden tocarse.

Esto puede provocar una gran acumulación de calor, si esta acumulación de calor produce una chispa, el electrolito altamente inflamable puede incendiarse. Una vez que hay llamas en una celda, pueden propagarse rápidamente a otras. Y antes de que te des cuenta, tu computadora portátil es un charco de plástico derretido. Una acumulación de calor también puede hacer que la presión en su computadora portátil aumente muy rápidamente y ¡BOOM!

¿Tengo que preocuparme al usar baterías de litio?

No es necesario que te preocupes demasiado, estos eventos son muy raros, de hecho, las baterías de iones de litio son muy seguras. Además, en este momento se están realizando muchas investigaciones para mejorar cada parte de estas baterías.

Por ejemplo, los investigadores han creado un electrolito líquido que se convierte en sólido cuando se golpea. Esto ayudará a evitar que las baterías se calienten o se incendien si se dañan. Pronto, las baterías de iones de litio probablemente serán aún más seguras, durarán más y costarán incluso menos.

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