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Así funcionan una batería de iones de litio típica de cualquier coche eléctrico

Juan Carlos Lezama Gonzalez | 20 Ago 2022
Bateria De Iones De Litio
Bateria De Iones De Litio

El hombre desde hace muchos años ha tenido que depender de las baterías para alimentar los dispositivos electrónicos portátiles o remotos. El tipo más común de baterías recargables que se encuentran en el mercado son las de iones de litio o de polímero de litio. En este artículo, nos centraremos en las baterías de iones de litio y su uso en coches eléctricos.

Las baterías de iones de litio son las más populares entre los consumidores, por ser mucho más durables y útiles que el resto de las baterías existentes. Este tipo de baterías pueden usarse en teléfonos móviles, computadores portátiles o en coches eléctricos. Veamos que es una batería de iones de litio.

¿Qué es una batería de iones de litio?

Una batería de iones de litio (Li-ion) es una tecnología de batería avanzada que como su nombre lo indica, utiliza iones de litio como un componente clave de su electroquímica. El litio es un metal muy liviano con alta densidad de energía, propiedad que le permite a la batería ser liviana y proporcionar mucha energía contenida en un formato pequeño.

Cuanto mayor sea la densidad de energía, más pequeña será la batería. Mientras se está descargando, los átomos de litio que se encuentran el ánodo se ionizan y sus electrones se separan. Los iones de litio se desplazan desde el ánodo atravesando el electrolito hasta llegar al cátodo. Aquí se vuelven a combinar con los electrones, neutralizándose eléctricamente.

A pesar de que el litio metálico posee propiedades energéticas muy grandes, no puede utilizarse como electrodo en las baterías directamente. Esto se debe a que el litio es muy inestable debido a su naturaleza metálica.

Es por eso que se usan iones de litio, porque tienen más o menos las mismas propiedades que un metal de litio, pero no son metálicos y son mucho más seguros de usar, si lo comparamos con el litio metálico.

Utilización de las baterías de iones de litio

Como las baterías de iones de litio están preparadas para almacenar energía de alta densidad, se utilizan en diferentes tipos de aplicaciones. Desde productos electrónicos, juguetes, herramientas eléctricas, auriculares inalámbricos, electrodomésticos pequeños y grandes, coches eléctricos y sistemas de almacenamiento de energía eléctrica.

También es de gran utilización en teléfonos inteligentes y PC, robots industriales, equipos de producción, entre otros.

Almacenamiento, carga y descarga de las baterías de iones de litio

La batería de iones de litio se compone de 4 elementos principales:

  • El ánodo.
  • El cátodo.
  • Un separador colocado entre los dos electrodos.
  • El espacio restante de la batería lo llena un electrolito.

El ánodo y el cátodo tienen la capacidad de almacenar iones de litio. Al mismo tiempo que la energía se va almacenando, esta se va liberando a medida que los iones de litio viajan a través del electrolito entre estos electrodos, este puede ser electrolito sólido o electrolito líquido.

Durante la carga:

  • El cargador pasa la corriente a la batería.
  • Los iones de litio van del cátodo al ánodo a través del electrolito.
  • La batería es cargada por una diferencia potencial entre los dos electrodos.

Durante la descarga:

  • Se forma un circuito de descarga entre el ánodo y el cátodo.
  • Los iones de litio almacenados en el ánodo se mueven hacia el cátodo.
  • Se utiliza energía.

La batería de iones de litio se puede cargar y descargar un gran número de veces, gracias al movimiento de los iones de litio entre los electrodos.

¿Qué es una celda de litio 18650?

Una celda de litio 18650 es una batería recargable de iones de litio, también denominada batería Li-Ion (abreviatura de Litio y Iones), y el modelo 18650 denota las dimensiones que posee la batería. El primer número denota su diámetro, el cual es de 18 mm y el número 65 indica la longitud que tiene la batería que es 65 mm.

Se parece mucho a la pila tipo AA, pero tiene una salida de voltaje de 3,7 V y capacidad de 1600 a 3600 mAh. Generalmente, se utiliza en los equipos que requieren alta capacidad: bicicletas eléctricas, Power Bank, baterías de computadores portátiles, etc.

Utilización de la batería de iones de litio en los coches eléctricos

Si se necesita alimentar pequeños dispositivos electrónicos o dispositivos pequeños, una sola celda 18650 o dos de ellas en serie deben ser suficientes. En este tipo aparatos o dispositivos la complejidad es menor ya que el número de baterías que necesita es menor.

Pero en el caso de una aplicación más grande, como un coche eléctrico Tesla, tendríamos que conectar varios miles de estas celdas en serie y en paralelo para poder lograr el voltaje y la capacidad de salida que deseamos. Por ejemplo, un coche eléctrico Tesla contiene más de 6800 celdas de litio, cada una con una clasificación de 3,7 V y 3,1 Ah.

Hoy en día, los coches eléctricos se encuentran equipados con una batería de ion-litio para proporcionarle la energía necesaria para su funcionamiento. Los coches eléctricos modernos cuentan con una mayor evolución tecnológica y sistemas electrónicos de alto nivel, los cuales necesita que se utilicen baterías más duraderas, potentes y eficientes.

Por esta razón, las baterías de iones de litio son cada vez más importantes, ya que cuentan con excelentes ventajas y excelentes características.

¿Cuáles son las ventajas de utilizar una batería de iones de litio?

Gracias a las grandes ventajas que ofrece la utilización de baterías de iones de litio, se ha hecho muy popular e imprescindible, en especial para la generación de energía de los EV o BEV. Estas baterías ofrecen:

  • Cuentan con una mayor densidad energética, lo que permite acumular una mayor carga por unidad de volumen.
  • Poseen gran eficiencia energética, lo que se traduce en un mayor rendimiento y un mejor aprovechamiento de la energía.
  • Cuentan con un menor peso, lo que favorecen la aerodinámica del coche.
  • Duran más ya que no tienen un efecto memoria y cuentan con una mayor vida útil. Las baterías de iones de litio permiten una mayor descarga y pueden descargarse hasta el 100%.
  • Estas baterías no requieren tanto mantenimiento, ya que están encapsuladas.
  • Las baterías de iones de litio tienen un menor costo si se comparan con los precios de otras alternativas en litio.