Tecnología de las baterías

1 Tecnolog a de las bater asDefinici n y Clasificaci nLabater aesundispositivoquealmacenaenerg aenformaelectroqu micayeselm sampliamenteusadoparaalmacenarenerg sicosdebater as: Bater aprimaria:sureacci nelectroqu micaesirreversible,esdecir,despu sdequelabater asehadescargadonopuedevolveracargarse. Bater asecundaria:sureacci nelectroqu micaesreversible,esdecirdespu sdequelabater asehadescargadopuedesercargadainyect entreel70%y80%.2 Funcionamiento B sicoEngeneralelfuncionamientodeunabater a,sebasaenunaceldaelectroqu micastienendoselectrodos:El nodoyelC nodosedefinecomoelelectrodoenelquesellev aacabolaoxidaci nyelc tododondeseefect alareducci ctrico,comometales, B sicoParacompletarelcircuitoel ctrico,lasdisolucionesseconectanmediante unconductorporelquepasanloscationesyanio nes,conocidocomopuentedesal(ocomopuentes alino).Loscationesdisueltos(K+)semuevenh aciaelC todoylosaniones(Cl-)haciael ctricafluyedel nodoalc todoporqueexisteunadiferenciadepotencial el caracter sticas que definen una bater a: La cantidad de energ aque puede almacenarEl n mero de Whpuede calcularse multiplicando el valor del voltaje nominal por el n mero de Ah.

2 Lam xima corrienteque puede entregar (descarga)Se especifica como un numero fraccionario, por ejemplo para C=200[Ah] una de tipo C/20=10A quiere decir que la bater a puede entregar 10A por 20 horas. La profundidad de descargaque puede la cantidad de energ a que puede extraerse de una bater a. Este valor est dado en forma de bater asLostiposdebater asm scomunesson: Plomo-acido(Pb- cido) Nickel-cadmio(NiCd) Nickel-hidruromet lico(NiMH) Ion-Litio(Li-ion) Pol mero-Litio(Li-poly) Aire-zinc Celdasdecombustible671600 Gilbert (England) Establishment electrochemistry study 1800 Volta (Italy) Invention of the voltaic cell 1859 Plant (France) Invention of the lead acid battery 1899 Jungner(Sweden) Invention of the nickel-cadmium battery 1901 Edison (USA) Invention of the nickel-iron battery 1947 Neumann (France) Successfully sealing the nickel-cadmium battery Mid 1960 Union Carbide (USA) Development of primary alkaline battery Mid 1970 Development of valve regulated lead acid battery 1990 Commercialization nickel-metal hydride battery 1992 Kordesch(Canada)

3 Commercialization reusable alkaline battery 1999 Commercialization lithium-ion polymer 2001 Anticipated volume production of proton exchange membrane fuel cell Algo de a de plomo cido8 Eseltipodebater arecargablem scom nporsubuenarelaci ndedesempe o-costoaunqueeslademenordensidaddeenerg acuentaconvariasversiones: Laversi nshallow-cycleodeciclocortoesusadaenauto m viles,enloscualessenecesitaunacortaexplo si ndeenerg aqueesforzadadesdelabater aparaencenderelmotor. Laversi ndeep-cycleodecicloprofundo,dise adelasaplicacionesrequiereestetipodebate r as. Laversi nsellada gel-cell conaditivos,loscualesvuelvenelelectrolit oenungelanti-derrames,est bater a Plomo- cido9 AUTOMOCI N:bater a de arranque (SLI)TRACCI N:carretillas, locomotoras de mina,veh culos industriales, :servicios continuos,regulaci n de cargas,energ a fotovoltaica .. Labater aplomo- cidoes,enelmomentoactual,imprescindiblee insustituible,especialmenteenautomoci n,perotambi nenmuchasotrasaplicacionesqueexigenconti nuidadenelsuministrodeenerg ael a de Nickel-cadmio10 Se caracteriza por sus celdas selladas, por tener la mitad del peso y por ser m s tolerante a altas temperaturas, que una bater a de plomo-acido convencional.

4 Tiene una muy baja tasa de auto descarga. Debido a regulaciones ambientales ha sido reemplazada por NiMHe Ion-litio, en notebooksy en otros tipos de electr nica de alto precio. Tiene el efecto de memoria lo cual acelera su proceso de descarga. Aplicaciones bater a Nickel-cadmio11 Unosdelosusosm sfrecuentesesenjuguetes,equiposest reosym quinasfotogr ficas. Existendise osespecializados,comoeselejemplodebater asparaavionessinsellar,loquepermiteexpul sareloxigenoehidrogenocuandolabater aescargaodescargar a de Nickel-hidruro met lico 12 Esunaextensi ndelatecnolog adeNiCd,ofreceunamayordensidaddeenerg ayel nodoeshechodemetalhidruroevitandolosprob lemasambientalesdelaNiCd. Adem ssuefectomemoriaescasidespreciable. Noescapazdeentregaraltopeaksdepotencia,t ieneunaltogradoautodescargayesmuypeligro sasiessobrecargada. Tieneunaaltatasadeautodescarga. A nesdeprecioelevado,aunqueseestimaquesuco stodisminuir alproducirveh culosel bater a Ni-MH13 Incluyentodoslosveh culosdepropulsi ntotalmenteel ctricacomo: GeneralMotorsEV1,HondaEVPlus,FordRangerE V,ScooterVectrix.

5 Veh culosh bridoscomoelToyotaPrius,HondaInsightolas versionesh bridasdelosFordEscape,ChevroletMalibuyHo ndaCivicHybridtambi nlasutilizan. Eltransportep blicodelaciudaddeNiza(Francia)cuentacone ltranv adepisobajoAlstomCitadis. Variosmodelosderobotlautilizanentreellos elc lebreprototipohumanoideASIMO dise a de Ion-litio14 Esdeunanuevatecnolog a,lacualofreceunadensidaddeenerg ade3vecesladeunabater aplomo- mico6,9vs209paraladeplomo. Adem scuentaconelm [V],locualreduceeln merodeceldasenserieparaalcanzarciertovol taje,loquereducesucostodemanufactura. Tieneunamuybajatasadeautodescarga. R pidadegradaci nysensibilidadalaselevadastemperaturas,q uepuedenresultarensudestrucci nporinflamaci noinclusoexplosi n. Requierenensuconfiguraci ncomoproductodeconsumo,lainclusi ndedispositivosadicionalesdeseguridad,re sultandoenuncostesuperiorquehalimitadola extensi bater a Ion-litio15 Suusosehapopularizadoenaparatoscomotel fonosm viles,agendaselectr nicas,ordenadoresport tilesylectoresdem sica.

6 Lasbater asdeI nLitioalserbater asm scompactaspermitenmanejarm scarga,loquehayquetenerencuentaparalogra rautom vilesel ctricospr a de Pol mero-litio 16 Esunabater adelitioconunpol meros lidocomoelectrol tico. Estasbater astienenunadensidaddeenerg adeentre5y12veceslasdeNi-Cd Ni-MH, ,lasbater asdeLi-Poson,t picamente,cuatrovecesm sligerasquelasdeNi-Cddelamismacapacidad. Lagrandesventajadeestasbater asesquerequierenuntratomuchom sdelicado,bajoriesgodedeteriorarlasirrev ersiblementeo,incluso,llegaraproducirsui gnici noexplosi n. UnelementodeLi-Potieneunvoltajenominal,c argado, ;nuncaseladebecargarm sall bater a Pol mero-litio17 Laesperadapr ximageneraci ndelHyundaiSonataquesaldr enel2011yestar basadoenunmodeloh bridoquesacar ayaqueutilizabater asdepol merodelitioenlugardeusaruncompuestoden quelconionesdelitio. Lamarcadecomputadoresport tilesApple,usaactualmentelatecnolog adelasbater asdepol nseencuentraendispositivoscomotel fonosm vilesyPDAsBater a de Aire-zinc18 Conunafabricaci nm sbarataycapacidadesquepuedensuperaren3ve cesalaspopularesIondeLitio, Lasnuevasbater asdeZinc-Airefuncionanutilizandoeloxigen oalmacenadoenuncuartocomoelectrodo,mient raslabater acontieneunelectrolitoyelelectrododeZinc permitequeelairecirculedentrodeunacajapo rosa,lograndoelmilagrodelaelectricidad.

7 Lacompa aReVoltseencuentratrabajandoenllevarelZi nc-Aireaveh culosel ctricos,paraestoser ,algounpocolejanotodav aparalosprototiposques loalcanzanlos300-500cargasydescargas. Laspilasabasedezinctienencomoprincipalve ntajalaposibilidaddeserrecicladassinl mite,sinperdernisuscualidadesqu micas,nisuscualidadesf bater a Aire-zinc19 Latecnolog azinc-airerespetuosaconelmedioambienteen cuentrasumejoraplicaci nenpr tesisdeo do,aparatoselectr nicosport tilesyenelsectorautomotriz. Esprobablequeelfuturodelcocheel ctricopaseporeldesarrollodebater asm spotentesdezinc-aire,quesustituyanalasde ionesdelitio. ReVoltTechnologyhasolicitado30millonesde d laresdentrodelprogramadelgobiernodeEstad osUnidosparaacelerareldesarrollotecnol gicodelasbater asdezinc-aireparaposibilitarveh culosel ctricosconmayorautonom de combustible20 Unapiladecombustible,tambi nllamadac lulaoceldadecombustibleesundispositivoel ectroqu micodeconversi ndeenerg asimilaraunabater a,perosediferenciadeesta ltimaenqueest dise adaparapermitirelreabastecimientocontinu odelosreactivosconsumidos;esdecir,produc eelectricidaddeunafuenteexternadecombust ibleydeox genoencontraposici nalacapacidadlimitadadealmacenamientodee nerg aqueposeeunabater a.

8 Losreactivost picosutilizadosenunaceldadecombustibleso nhidr genoenelladodel nodoyox genoenelladodelc todo Latensi nencircuitoabiertoesdeaproximadamente1,2 voltiosSubmarinosType 212 AEl Toyota FCHV PEM FC, un veh culo impulsado por hidr genoComparaci n entre las bater as21 TipoEnerg a/ pesoTensi n por elemento (V)Duraci n(n mero de recargas)Tiempode cargaAuto-descargapor mes (% del total)Plomo30-50 Wh/kg2 V10008-16h5%Ni-Cd48-80 Wh/kg1,25 V50010-14h *30%Ni-Mh60-120 Wh/kg1,25 V10002h-4h *20%Li-ion110-160 Wh/kg3,16 V40002h-4h25%Li-Po100-130 Wh/kg3,7 V50001h-1,5h10%Energ a especifica y densidad especifica de varias bater as22 Tecnolog a de las bater asGracias por su atenci