Batería (electricidad)

Cuando una batería está suministrando energía, su electrodo positivo es el cátodo, mientras que el electrodo negativo es el ánodo,[2]​ El terminal marcado como negativo es la fuente de electrones que fluirán a través de un circuito eléctrico externo hacia el terminal positivo.

Los términos pila y batería provienen de los primeros tiempos de la electricidad, en los que se agrupaban varios elementos (discos metálicos o celdas) para aumentar la corriente suministrada por el dispositivo.

En inglés se utiliza un término único, battery, para designar a todos estos dispositivos.

Los ejemplos más comunes son la pila alcalina no recargable utilizada para linternas y una multitud de dispositivos portátiles.

Las celdas secundarias (recargables) se pueden descargar y recargar varias veces, debido a que la composición original de los electrodos puede ser restaurado por la corriente inversa.

El principio de funcionamiento de un acumulador está basado esencialmente en un proceso químico reversible llamado reducción-oxidación (también conocida como redox), en el que uno de los componentes se oxida (pierde electrones) y el otro se reduce (gana electrones); es decir, un proceso cuyos componentes no resulten consumidos ni se pierdan, sino que meramente cambian su estado de oxidación y, que a su vez pueden retornar a su estado original en las circunstancias adecuadas.

Un acumulador es, así, un dispositivo en el que la polarización se lleva a sus límites alcanzables, y consta, en general, de dos electrodos, del mismo o de distinto material, sumergidos en un electrolito.

Tres años después, en 1803, Johann Wilhelm Ritter construyó su acumulador eléctrico; como muchos otros que le siguieron, era un prototipo teórico y experimental, sin posible aplicación práctica.

A finales del siglo XIX, sin embargo, la electricidad se iba convirtiendo rápidamente en artículo cotidiano y, cuando Planté volvió a explicar públicamente las características de su acumulador, en 1879, tuvo una acogida mucho mejor, de modo que comenzó a fabricarse y ser utilizado casi inmediatamente, iniciándose un intenso y continuado proceso de desarrollo para perfeccionarlo y evitar sus deficiencias, proceso que dura todavía en las primeras décadas del siglo XXI.

Paralelamente, en 1887 Federico Guillermo Luis Hellesen desarrolló su propio diseño de pila seca.

La tensión o diferencia de potencial (en voltios) es el primer parámetro a considerar, pues es el que suele determinar si el acumulador conviene al uso al cual se le destina.

Cuanto más alta sea la cascada, mayor será la energía disponible para mover una noria.

Por ejemplo en autos radio controlados, cuanto más voltaje tenga la batería será mayor la potencia que mueve el automóvil.

Se mide en amperios-hora (Ah) y es el segundo parámetro a considerar.

Especial importancia tiene en algunos casos la intensidad de corriente máxima que puede suministrar la batería, medida en amperios (A); p.

El rendimiento es la relación porcentual entre la energía eléctrica recibida en el proceso de carga y la que el acumulador entrega durante la descarga.

El efecto memoria es un efecto no deseado que afecta a las baterías y por el cual en cada recarga se limita el voltaje o la capacidad (a causa de un tiempo largo, una alta temperatura, o una corriente elevada).

Los electrones intercambiados se aprovechan en forma de corriente eléctrica por un circuito externo.

Los procesos elementales que trascurren son los siguientes:[7]​ En la descarga baja la concentración del ácido sulfúrico, porque se crea sulfato de plomo (II) y aumenta la cantidad de agua liberada en la reacción.

Las baterías de este tipo que se venden actualmente utilizan un electrolito en pasta, que no se evapora y hace mucho más segura y cómoda su utilización.

Su desarrollo es más reciente, y permite llegar a altas densidades de capacidad.

No admiten descargas y sufren mucho cuando estas suceden; por lo que suelen llevar acoplada circuitería adicional para conocer el estado de la batería, y evitar así tanto la carga excesiva como la descarga completa.

Estas baterías tienen un tamaño más reducido respecto a las de otros componentes.

Se suele establecer la siguiente nomenclatura XSYP que significa X celdas en serie, e Y en paralelo.

Las baterías LiPo se venden generalmente de 1S a 4S lo que significa: Su tamaño y peso las hace muy útiles para equipos pequeños que requieran potencia y duración, como manos libres bluetooth.

Aunque los condensadores de alta capacidad no sean acumuladores electroquímicos en sentido estricto, en la actualidad se están consiguiendo capacidades lo suficientemente grandes (varios faradios, F) como para que se los pueda utilizar como baterías cuando las potencias a suministrar sean pequeñas, en relación con su capacidad de almacenamiento de energía.

Teóricamente, se dejaron de producir en 1995, aunque hay fuentes de información que indican que dicho proceso continúa en Asia y se distribuyen en el mercado internacional.

La química ambiental correspondiente a este metal tóxico es muy compleja, dadas sus propiedades; se evapora a temperatura ambiente y sus átomos viajan lejos; al ser depositado en los cuerpos de agua se transforma en mercurio orgánico (metil-mercurio) por mecanismos aeróbicos o anaeróbicos; es así como se contaminan, entre otros, los pescados y mariscos.

La Agencia Internacional para la Investigación sobre el Cáncer (IARC, por sus siglas en inglés) de la Organización Mundial de la Salud (OMS), considera al metil-mercurio y sus compuestos como posiblemente cancerígeno en seres humanos (Grupo 2B).

Dado que los tipos de pila más consumidos son alcalinas y C-Zn (aproximadamente el 76 % del consumo total de pilas y baterías), el óxido de manganeso contenido en ellas es el contaminante que en mayor volumen se ha liberado al medio ambiente en las últimas cuatro décadas, lo que representa aproximadamente 145 917 toneladas.

Pila no recargable con sus partes
Baterías AA, AAA, AAAA y A23
Batería de ebonita con terminales expuestos.
Thomas A. Edison con su batería de níquel-hierro.
Un cargador de baterías AA, válido para Ni-MH y Ni-Cd.
Batería de polímero de litio (LiPo) de 11,1 V.