Batería (electricidad)

La química dentro de una batería

Una batería puede tener una o varias celdas. Cada célula tiene un ánodo, un cátodo y un electrolito. El electrolito es el material principal del interior de la pila. Suele ser un tipo de ácido y puede ser peligroso al tacto. El ánodo reacciona con el electrolito para producir electrones (es el extremo negativo o -). El cátodo reacciona con el electrolito y toma electrones (es el extremo positivo o +). La corriente eléctrica se produce cuando un cable conecta el ánodo con el cátodo y los electrones se mueven de un extremo a otro. (Pero una pila puede dañarse sólo con un cable que conecte los dos extremos, por lo que también se necesita una carga entre los dos extremos. La carga es algo que ralentiza los electrones y suele hacer algo útil, como la bombilla de una linterna o la electrónica de una calculadora).

El electrolito puede ser líquido o sólido. Una pila se denomina pila húmeda o pila seca, según el tipo de electrolito.

Las reacciones químicas que se producen en una pila son reacciones exotérmicas. Este tipo de reacción produce calor. Por ejemplo, si dejas tu ordenador portátil encendido durante mucho tiempo y luego tocas la batería, ésta estará tibia o caliente.

Una pila recargable se recarga invirtiendo la reacción química que se produce en su interior. Pero una pila recargable sólo puede recargarse un número determinado de veces (duración de la recarga). Ni siquiera las pilas integradas pueden recargarse para siempre. Además, cada vez que se recarga una pila, su capacidad de mantener la carga disminuye un poco. Las pilas no recargables no deben cargarse, ya que pueden escaparse varias sustancias nocivas, como el hidróxido de potasio.

Las celdas pueden conectarse para formar una batería más grande. Conectar el positivo de una pila con el negativo de la siguiente se llama conectarlas en serie. El voltaje de cada pila se suma. Dos pilas de seis voltios conectadas en serie darán 12 voltios.

Conectar el positivo de una célula con el positivo de la otra y el negativo con el negativo se llama conectarlas en paralelo. La tensión sigue siendo la misma, pero la corriente se suma. La tensión es la presión que empuja a los electrones a través de los cables, se mide en voltios. La corriente es la cantidad de electrones que pueden ir a la vez, se mide en amperios. La combinación de corriente y tensión es la potencia (vatios = voltios x amperios) de la batería.

Baterías conectadas en paralelo: se muestra en un esquema y un dibujo

Tamaños de batería

Hay pilas de diferentes formas, tamaños y voltajes.

Las pilas AA, AAA, C y D, incluidas las alcalinas, tienen tamaños y formas estándar, y tienen aproximadamente 1,5 voltios. El voltaje de una pila depende de los productos químicos utilizados. La carga eléctrica que puede suministrar depende del tamaño de la pila, así como de los productos químicos. La carga que suministra una pila se suele medir en amperios-hora. Como el voltaje es el mismo, una mayor carga significa que una pila más grande puede suministrar más amperios o funcionar durante más tiempo.

Historia

La primera pila fue inventada en 1800 por Alessandro Volta. Hoy en día, su pila se llama pila voltaica.

En las baterías pequeñas y modernas, el fluido está inmovilizado en una especie de pasta y todo está metido en una caja sellada. Gracias a esta caja, nada puede derramarse fuera de la batería. Las baterías más grandes, como las de los coches, siguen teniendo líquido en su interior y no están selladas. Durante la Segunda Guerra Mundial se inventó un tipo de batería que utiliza sales fundidas como electrolito.

Tipos de baterías

• Células secas, células que no contienen un líquido (o contienen un líquido inmovilizado como una pasta o un gel) como electrolito
• Célula primaria, células que no se pueden recargar
• Pila alcalina, "alkaline", no recargable
• Batería de mercurio, no recargable
• Batería Leclanche, "super heavy duty", no recargable
• Batería de litio, no recargable, "coin cell"
• Pila de óxido de plata, no recargable, pila de reloj
• Pila voltaica, la primera batería de Allesandro Voltas
• Célula secundaria, células que se pueden recargar
• Batería de plomo sellada
• Batería de iones de litio, recargable, utilizada en teléfonos móviles y ordenadores portátiles
• Batería de níquel-cadmio, "NiCd", recargable
• Batería de níquel-hidruro metálico, "NiMH", recargable
• Pila de níquel-cinc

• Células húmedas, células que contienen líquido como electrolito
• Batería de plomo, recargable, de coche
• Pila de níquel-hierro, recargable, pila Edison
• Célula de combustible, recargada mediante la adición de combustible

Vista superior de la batería del coche

Alternativas a las pilas

Las pilas de combustible y las células solares no son baterías porque no almacenan la energía en su interior.

Un condensador no es una batería porque no almacena la energía en una reacción química. Un condensador puede almacenar electricidad y crearla mucho más rápido que una batería, pero suele costar demasiado hacerlo tan grande como una batería. Los científicos e ingenieros químicos trabajan para fabricar mejores condensadores y baterías para los coches eléctricos.

Los pequeños generadores eléctricos accionados con la mano y el pie pueden suministrar energía en pequeños aparatos eléctricos. Las radios de reloj, las linternas de reloj y otros dispositivos similares también tienen un resorte de cuerda para almacenar energía mecánica.