Guía definitiva de la batería de litio

Tal vez no te hayas dado cuenta de la frecuencia con la que utilizamos las pilas de litio en nuestra vida cotidiana. Hoy queremos hablarte de las pilas de litio, su historia, sus ventajas e inconvenientes, sus aplicaciones y cómo utilizarlas correctamente en nuestra vida cotidiana. Esta es una guía completa sobre las pilas de litio.

Historia de la batería de litio

La historia del desarrollo de las pilas de litio se remonta a la jarra de Leyden de 1745, inventada por un científico holandés como dispositivo condensador que podía almacenar y liberar carga eléctrica. Este dispositivo era muy sencillo, pero abrió una nueva era en el uso humano de la electricidad. Durante los dos siglos siguientes, la investigación humana sobre la electricidad progresó desde el tarro de Leyden hasta la célula Daniell, las baterías de plomo-ácido, las baterías de níquel-cadmio y, posteriormente, las baterías de metal de litio, que marcaron el comienzo de la era de las baterías de litio, iniciada en 1960. No fue hasta 1991 cuando se presentó la primera pila de iones de litio. Con el continuo avance de la tecnología de las pilas, las pilas de iones de litio se han ido aplicando cada vez más en nuestra vida cotidiana, aportando muchas comodidades.

¿De qué están hechas las pilas de litio?

Las baterías de litio se componen principalmente de cuatro partes: cátodo, ánodo, electrolito y separador. Su composición es aproximadamente la siguiente:

CátodoPor lo general, fosfato de litio y hierro, titanato de litio, óxido de litio y cobalto, óxido de litio y manganeso y otros óxidos de litio.

Ánodoánodo: normalmente grafito, al que se añade silicio para aumentar la capacidad de la pila. Además del carbono, también pueden utilizarse materiales como el litio metálico y las aleaciones de litio para el ánodo.

Electrolitoelectrolito líquido: suele ser un electrolito líquido compuesto de sales de litio. También existen electrolitos sólidos, como los cerámicos.

Separador: utilizado para separar el cátodo y el ánodo para garantizar la seguridad del circuito. Los electrones no pueden pasar, pero los iones sí.

¿Cómo funciona la pila de litio?

Entonces, ¿cómo funcionan las pilas de litio y suministran energía a los dispositivos? Con tu curiosidad, echemos un vistazo juntos a su principio de funcionamiento.

Las pilas de litio son baterías recargables, en las que el electrodo positivo (cátodo) tiene un potencial mayor que el electrodo negativo (ánodo), formando una cierta diferencia de concentración. Esta diferencia de concentración hace que los iones de litio se muevan entre los electrodos positivo y negativo, completando el proceso de carga y descarga de la batería.

Proceso de carga:

Durante la carga de la batería, el cátodo genera continuamente nuevos iones de litio, que se desplazan al ánodo y se incrustan en los microporos de la capa de carbono del ánodo. Cuantos más iones de litio se incrusten, mayor capacidad ganará la batería durante la carga.

Proceso de alta: 

Los iones de litio incrustados en la capa de carbono del ánodo se desplazan a través de la membrana hasta el cátodo. Al mismo tiempo, los electrones, incapaces de atravesar la membrana, se desplazan del electrodo negativo al positivo a través de un circuito externo, creando una corriente eléctrica. Este proceso se conoce como descarga.

Tipos de pilas de litio

En función de su aspecto y de los materiales de los electrodos positivos utilizados, las pilas de litio pueden dividirse en distintos tipos.

Divididos por la forma:

Batería cilíndrica de litio

Este tipo de batería es cilíndrica, por ejemplo, la batería 18650, y suele utilizarse en dispositivos portátiles.

Batería cuadrada de litio

La carcasa exterior es cuadrada y puede utilizarse para baterías de teléfonos móviles, etc.

Pila de litio de botón

De forma similar a los botones de la ropa, este tipo de pila se utiliza habitualmente en relojes, calculadoras, linternas, etc.

Dividido por materiales de envasado:

Batería de litio con carcasa de acero

Al principio, este material se utilizaba mucho como embalaje exterior de las pilas de litio. Es pesado y tiene una seguridad ligeramente inferior.

Batería de litio con carcasa de aluminio

En carcasa de aluminio es más ligero que la carcasa de acero, con una gran seguridad, pero el coste de apertura del molde también es elevado.

Bolsa Batería de litio

Fabricado principalmente con película de plástico de aluminio, se caracteriza por su peso ligero, bajo coste de apertura del molde y alta seguridad.

Dividido Por Los Materiales Del Electrodo Positivo:

Batería de litio fosfato de hierro 

Utiliza fosfato de hierro y litio (lifepo4) como material de electrodo positivo para las pilas de litio.

Batería de óxido de litio-cobalto

Utiliza óxido de cobalto y litio como material de electrodo positivo para las pilas de litio.

Batería de litio-óxido de manganeso

Utiliza óxido de litio y manganeso como material de electrodo positivo para las pilas de litio.

Batería de óxido de titanio y litio

Su material de electrodo positivo es óxido de litio y titanio.

Batería de litio, níquel, manganeso y óxido de cobalto 

El material del electrodo positivo incluye litio (Li), níquel (Ni), manganeso (Mn), cobalto (Co) y oxígeno (O).

Batería de litio, níquel, cobalto y óxido de aluminio 

El material del electrodo positivo es óxido de litio, níquel, cobalto y aluminio, que contiene litio (Li), níquel (Ni), cobalto (Co) y óxido de aluminio (Al2O3).

Dividido por áreas de aplicación:

Dispositivos portátiles

Estas baterías de litio no sólo tienen una alta densidad energética, sino que además son de pequeño volumen, ligeras y pueden suministrar energía durante mucho tiempo.

Vehículos eléctricos 

Estas baterías de litio tienen una potencia explosiva instantánea, que puede proporcionar energía suficiente para sus vehículos eléctricos.

Sistemas de almacenamiento de energía 

Estas baterías de litio pueden almacenar la energía generada por la energía solar, eólica, etc., y convertirla en la energía eléctrica que necesitan las personas.

Si quiere conocer en detalle la clasificación de las baterías de litio, incluidas las ventajas, desventajas y aplicaciones de cada tipo, el artículo '16 tipos de pilas de litio' ofrece una introducción más detallada.

Ventajas de la batería de litio

Alta densidad energética

Las baterías de litio tienen una alta densidad energética. Esto significa que, para un mismo volumen y peso, las baterías de litio pueden almacenar más energía que otros tipos de baterías, como las de plomo-ácido.

Larga vida útil

En comparación con las baterías de plomo-ácido, que suelen tener una vida útil de sólo 300 a 500 ciclos, las baterías de litio pueden soportar normalmente varios miles o incluso decenas de miles de ciclos. Por ejemplo, la Baterías de litio de 12 V de Delong pueden alcanzar hasta 6500 ciclos.

Baja tasa de autodescarga

Si utiliza los dispositivos con poca frecuencia, se recomienda utilizar pilas de litio porque tienen un bajo índice de autodescarga. Incluso después de estar inactivas durante un periodo de tiempo, siguen siendo capaces de mantener una alta capacidad.

Sin efecto memoria

Puedes recargar las pilas de litio en cualquier momento, ya que no tienen efecto memoria.

Ligero y compacto

Como ya se ha mencionado, las baterías de litio tienen una alta densidad energética, por lo que pesan menos y tienen un volumen menor que otras baterías con la misma densidad energética.

Respetuoso con el medio ambiente

En comparación con las baterías de plomo-ácido, níquel-cadmio y níquel-hidruro metálico, que contienen metales pesados, las baterías de litio no generan residuos que contaminen el medio ambiente.

Desventajas de la batería de litio

Seguridad deficiente

El interior de las baterías de litio se ve fácilmente afectado por condiciones externas. Por ejemplo, la sobrecarga y la sobredescarga pueden hacer que la batería se incendie o explote.

Bajo rendimiento a baja temperatura

Aunque las pilas de litio pueden funcionar normalmente dentro de un cierto rango de temperaturas, las temperaturas excesivamente altas o bajas siguen afectando a su rendimiento normal.

Alto coste de fabricación

El coste de fabricación de las baterías de litio aún no ha disminuido del todo. Las baterías que utilizan recursos escasos como materiales de electrodos positivos son especialmente caras. Esto también se refleja en los campos del almacenamiento de energía y los vehículos eléctricos.

Dependencia de recursos escasos

Algunos materiales para las baterías de litio requieren recursos metálicos escasos. La minería extensiva puede afectar al medio ambiente, lo que provoca una oferta relativamente escasa.

¿Para qué aplicaciones puede utilizarse la batería de litio?

En el contenido anterior, sabemos que las baterías de litio tienen muchas clasificaciones, ¡desde el aspecto externo, la estructura interna y los materiales! Esto también permite aplicarlas en diversos equipos industriales, entre los que se incluyen los siguientes:

Dispositivos electrónicos: 

El teléfono móvil, la tableta, la videocámara, el reloj electrónico y otros productos electrónicos utilizan baterías de litio como fuente de energía móvil. No sólo tienen una alta densidad de energía y pueden almacenar una cierta cantidad de energía para los dispositivos, sino que también tienen una alta eficiencia de carga y pueden cargarse completamente en poco tiempo. Y lo que es más importante, tienen buenas prestaciones de seguridad, por lo que puede utilizarlas con tranquilidad.

Equipo de iluminación:

Las pilas de litio tienen una alta densidad energética y un tamaño reducido, lo que las hace idóneas para su uso en dispositivos de iluminación portátiles, como faros mineros y linternas para salidas nocturnas.

Vehículos eléctricos: 

Las baterías de litio recargables se utilizan en los populares vehículos eléctricos, bicicletas eléctricas y patinetes eléctricos para proporcionar una gran potencia a estos dispositivos de alto consumo.

Aeroespacial: 

Los equipos de este campo requieren fuentes de energía muy fiables. Las baterías de litio, con sus numerosas ventajas, satisfacen esta demanda y se han convertido en el sistema de alimentación de varias naves espaciales.

¿Cuánto dura la batería de litio?

How long can the lithium battery you purchased supply power to your device? In other words, what is its cycle of life? This question needs to be determined from specific situations because the battery’s service life is affected by many factors. 

Sin embargo, lo más importante es fijarse en el tipo de batería, es decir, en las materias primas y los procesos de fabricación utilizados. Por lo general, la vida útil de las baterías de litio es de más de 1.000 ciclos, lo que suele ser superior a los 300 a 500 ciclos de las baterías de plomo-ácido. En segundo lugar, la capacidad de la batería, el entorno de uso diario, el número de ciclos de carga y los métodos de carga tendrán un cierto impacto en su vida útil. Además, con el tiempo, la capacidad y el rendimiento de la batería disminuirán en cierta medida.

Si quiere sacar el máximo partido de su batería de litio y aprovechar al máximo su valor, se recomienda seguir los parámetros de diseño, utilizarla y mantenerla correctamente, y evitar la sobrecarga y la sobredescarga.

Formas de cargar la batería de litio

Al igual que cargamos nuestros teléfonos, las baterías de litio pueden cargarse de dos formas: carga normal y carga rápida. Las diferencias entre ambas son las siguientes:

Carga normal: 

Corriente lenta, requiere más tiempo de espera para cargar completamente la batería.

Carga rápida: 

Corriente más rápida, acorta significativamente el tiempo necesario para cargar completamente la batería.

Sin embargo, es importante tener en cuenta que, en ambos casos, es mejor utilizar el cargador original del fabricante para evitar problemas de compatibilidad. Además, debe supervisar el proceso de carga de la batería y, una vez que la batería esté completamente cargada, desconectar rápidamente la fuente de alimentación para evitar una sobrecarga. También es importante mantener la ventilación en la zona circundante en todo momento. Desarrollar buenos hábitos de carga puede ayudar a prolongar la vida útil de la batería. 

¿Cómo debemos almacenar correctamente las pilas de litio?

Hola, por favor, tenga en cuenta los siguientes puntos durante el proceso de almacenamiento de la batería de litio, que no sólo garantiza la seguridad de la batería, sino que también contribuye al rendimiento de la batería normalmente durante su uso posterior.

Temperatura de almacenamiento: 

Procure guardar las pilas de litio en un entorno alejado de fuentes de calor y con una temperatura adecuada. Porque un calor excesivo puede suponer un riesgo para la seguridad de la pila. Tanto las temperaturas excesivamente altas como las bajas pueden afectar a su rendimiento y vida útil.

Evitar la humedad: 

El lugar donde se guardan las pilas de litio debe mantenerse lo más seco posible y evitar la exposición a la lluvia. Un ambiente húmedo puede corroer fácilmente la batería y provocar cortocircuitos.

Evite la compresión: 

Deje espacio suficiente alrededor de las baterías de litio colocadas para evitar daños por compresión.

Carga y descarga periódicas: 

Cuando las pilas de litio permanecen inactivas durante mucho tiempo, es necesario recargarlas cada tres o seis meses.

Las instrucciones de uso proporcionadas por la mayoría de los fabricantes incluirán precauciones, como la temperatura específica o la capacidad de almacenamiento de la batería. Se recomienda revisar y seguir estas instrucciones. 

Artículo relacionado: ¿Cómo almacenar las pilas de litio?

Comparación con otras baterías

Batería de litio VS. Batería de iones de litio

Las pilas de litio se refieren a las pilas con metal de litio u óxido de litio como material de electrodo positivo. El concepto es muy amplio e incluye dos grandes categorías: baterías de litio metálico y baterías de iones de litio.

Como una clasificación de las baterías de litio, las baterías de iones de litio utilizan el movimiento de los iones de litio para completar el proceso de carga y descarga, y son baterías recargables.

Batería de Litio VS. Batería Lifepo4

Las baterías de litio hierro fosfato, con litio hierro fosfato como material catódico, son una de las categorías de baterías de iones de litio, también pertenecientes a las baterías de litio. Tienen un rendimiento de seguridad más estable y una mayor densidad energética en comparación con las baterías de iones de litio.

Batería de litio VS. Batería de plomo-ácido

El material del electrodo positivo de las baterías de litio es litio metálico u óxido de litio, y el grafito se utiliza como material del electrodo negativo.

Las baterías de plomo-ácido utilizan plomo metálico y sus óxidos como electrodo negativo.

La densidad energética, la vida útil, el efecto memoria y las prestaciones de seguridad de las baterías de litio son superiores a las de las baterías de plomo-ácido, y están sustituyendo gradualmente a estas últimas en el mercado.

Artículo relacionado: Iones de litio VS. Baterías de plomo | Guía comparativa

Batería de litio VS. Batería 18650

Las baterías de litio vienen en varias formas y especificaciones. La batería 18650 es sólo una pequeña categoría como las baterías de iones de litio.

Batería de litio VS. Batería normal

Las pilas de litio y las pilas normales son bastante diferentes. Desde los materiales químicos hasta la densidad de energía, la duración del ciclo, la tasa de autodescarga y la velocidad de carga, hay muchos aspectos que discutir, pero todo depende de las circunstancias específicas para un análisis detallado.

Conclusión

Creo que con todo lo expuesto hasta ahora ya ha adquirido una cierta comprensión de las baterías de litio. A continuación, ofreceremos actualizaciones más detalladas de cada parte. Siga atento.

Preguntas frecuentes

¿Necesitan ventilación las pilas de litio?

Sí, las baterías de litio son bastante sensibles a la temperatura y pueden plantear riesgos de seguridad en condiciones prolongadas de alta temperatura.

¿Qué hace explotar las pilas de litio?

Las pilas de litio pueden explotar en caso de cortocircuito, sobrecarga o descarga, impacto o perforación.

¿Las pilas AA son de litio?

Las pilas AA no son pilas de litio, son pilas alcalinas. Aquí hay un artículo que compara Pilas 18650 con pilas AA.

Cuál es la mejor batería de litio del mercado？

La batería de litio-hierro-fosfato de las baterías de litio se utiliza mucho en la actualidad, y su densidad energética y vida útil están a buen nivel. Además, las baterías de litio-óxido de cobalto también son buenas. La comparación depende de los escenarios de aplicación específicos.

Qué hacer con las pilas de litio viejas？

Puede llevar las pilas de litio usadas a una organización especializada en el reciclaje de pilas, donde las manipularán adecuadamente para reducir la contaminación ambiental.

Qué significa amperios hora en una batería de litio？

Amp es la abreviatura de Ampere, que representa la magnitud de la corriente eléctrica. En las baterías de litio, el Amp afectará a la velocidad de carga y descarga, así como al rendimiento de la batería. Hora es la unidad de tiempo. El Amperio Hora se abrevia como Ah, y representa la capacidad de la batería.

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Paso a Paso: Conversión de Miliamperios a Amperios

Cómo convertir Amperios Hora a Amperios: Guía para principiantes

¿Qué sustituirá a las baterías de litio en el futuro?

Although lithium batteries have a history of more than 200 years, with the advancement of technology, baterías de estado sólidoy pilas de iones de sodio, which are still in the research and development stage, may surpass them and replace lithium batteries.

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