Batería de Níquel-Cadmio
La batería de níquel-cadmio (batería Ni-Cd) es un tipo de batería secundaria que utiliza hidróxido de óxido de níquel Ni(O)(OH) como cátodo y cadmio metálico como ánodo. Esta batería se caracteriza por su baja impedancia interna, lo que resulta en una alta capacidad de potencia, pero con una menor capacidad de almacenamiento de energía en comparación con otros sistemas de baterías.
Ventajas y Desventajas
Una ventaja significativa de la batería Ni-Cd es su larga vida útil y la capacidad de recarga rápida. Sin embargo, puede sufrir de depresión de voltaje o efecto memoria, lo que significa que el voltaje de carga máximo disminuirá si se descarga continuamente de manera superficial. A pesar de estas ventajas, el mayor inconveniente de las baterías Ni-Cd es su contenido de cadmio, un metal extremadamente tóxico, lo que las hace una opción menos atractiva en los sistemas modernos de baterías.
Actualmente, se utilizan principalmente en dispositivos portátiles pequeños como herramientas eléctricas, juguetes, iluminación de emergencia, instrumentación médica o productos portátiles industriales. Esto se debe a que son económicas para aplicaciones de baja potencia, aunque son tres a cuatro veces más caras que las baterías de ácido plomo para la misma capacidad.
Química y Funcionamiento
Una celda Ni-Cd completamente cargada contiene:
- Cátodo: una placa de electrodo positivo de óxido-hidróxido de níquel(III)
- Ánodo: una placa de electrodo negativo de cadmio
- Separador
- Electrolito: un electrolito alcalino (hidróxido de potasio)
Las baterías Ni-Cd generalmente tienen una carcasa metálica con una placa de sellado equipada con una válvula de seguridad auto sellante. Las placas de electrodos positivos y negativos, aisladas entre sí por el separador, están enrolladas en forma de espiral dentro de la carcasa, conocido como diseño de «rollo de gelatina».
El electrodo positivo en estado de descarga está compuesto por hidróxido de níquel, dopado y modificado para cumplir con los requisitos de la batería, y grafito como medio conductor. El níquel cicla entre dos estados de oxidación durante la carga y descarga; al cargar, el hidróxido de níquel se convierte en oxihidróxido de níquel (NiOOH):
2Ni(OH)2 + 2OH– → 2NiOOH + 2H2O + 2e–
Características de la Batería Ni-Cd
- Voltaje de Celda: El voltaje común en circuito abierto para baterías Ni-Cd (p. ej., AAA y AA) es de 1.2V.
- Voltaje de Corte: El voltaje de corte mínimo permitido, que generalmente define el estado «vacío» de la batería, es de 1.0 V por celda para NiMH o NiCd, mientras que para las celdas alcalinas es de 0.9 V.
- Capacidad: Las baterías AA Ni-Cd tienen un voltaje nominal de 1.2 voltios y una capacidad promedio de 600-1000 mAh.
- Auto-descarga: Las baterías se auto-descargan gradualmente incluso sin estar conectadas. La tasa de auto-descarga de una batería Ni-Cd es de aproximadamente 10%/mes a 20 °C, y aumenta hasta un 20% a temperaturas más altas.
- Degradación: Algunos grados de degradación ocurren en cada ciclo de carga y descarga. En las baterías Ni-Cd, esta degradación suele ser por migración del electrolito o por desprendimiento del material activo de los electrodos, proporcionando entre 300 y más de 500 ciclos de carga/descarga.
Otros Tipos de Baterías
Existen varios tipos de baterías eléctricas compuestas por una o más celdas electroquímicas. Entre ellas, destacan las baterías de tamaño AA, AAA, C, D y baterías especializadas como las de litio-ion, NiMH, plomo-ácido, entre otras. Estas baterías se clasifican en primarias (no recargables) y secundarias (recargables), cada una con sus propias aplicaciones y voltajes específicos.
Preguntas Frecuentes
- ¿Cuáles son los 2 tipos básicos de batería? Los dos tipos básicos son las baterías primarias, de «un solo uso» y no recargables, y las secundarias, que son recargables.
- ¿Cuál es la principal aplicación de las baterías Ni-Cd? Se utilizan en teléfonos inalámbricos, iluminación de emergencia y otras aplicaciones que requieren corrientes de alta intensidad.
- ¿Cuáles son los principales pros y contras de las baterías Ni-Cd? Entre las ventajas destacan su alta salida de corriente y tolerancia a la sobrecarga. Sin embargo, el contenido de cadmio y el efecto memoria son desventajas notables.
