Características de las Baterías de Litio Metálico
Las baterías basadas en litio, conocidas como baterías de litio metálico, son células primarias no recargables que utilizan litio metálico como ánodo. Estas baterías se distinguen por su baja tasa de autodescarga, lo que les confiere un tiempo de almacenamiento prolongado, de hasta 10 años, incluso en temperaturas de hasta 70°C. A continuación, se presentan los tipos más comunes de estas baterías:
- Célula de Dióxido de Manganeso-Litio.
- Célula de Disulfuro de Hierro-Litio.
- Célula de Cloruro de tionilo-Litio.
- Célula de Aire-Litio.
Reacción Química y Voltaje
La reacción global en las células de Li/MnO2 es Li(s) + MnIVO2(s) ⇌ MnIIIO2(Li+) [E° = +3.19 V]. Estas baterías, al tener litio metálico como ánodo, deben diferenciarse de las baterías secundarias de iones de litio o polímero de litio, que son recargables y no contienen litio metálico.
En el sistema estándar IEC, la primera letra identifica la composición química de la batería, siendo «C» para las baterías de metal de litio (como CR2032). El litio es un material de electrodo excepcional para baterías de alta densidad energética debido a su bajo potencial de electrodo y alta conductividad. Es suave, maleable y se puede extruir en láminas delgadas.
Tipos y Voltajes de las Baterías de Litio
Las baterías de litio pueden clasificarse de varias maneras, una de ellas es por el material del cátodo y el voltaje. Por ejemplo, usar un cátodo de disulfuro de hierro resulta en una batería con un voltaje nominal de 1.5 voltios, como en las baterías AA de alto rendimiento. La mayoría de las otras baterías de litio son sistemas de 3.0 voltios que utilizan cátodos de sólidos (dióxido de manganeso o monofluoruro de carbono) o líquidos altamente tóxicos (dióxido de azufre o cloruro de tionilo).
Parámetros Importantes de las Baterías de Litio
Para comparar y comprender la capacidad de cada batería, es esencial considerar algunos parámetros característicos. Estos parámetros son una referencia al necesitar una batería con cualidades específicas:
- Voltaje de la Célula: El voltaje de las baterías eléctricas se crea por la diferencia de potencial de los materiales que componen los electrodos positivo y negativo en la reacción electroquímica. Por ejemplo, para la célula de dióxido de manganeso-litio, el voltaje de la célula es de 3V.
- Voltaje de Corte: El voltaje de corte es el voltaje mínimo permitido. Este voltaje generalmente define el estado “vacío” de la batería. El voltaje nominal de la batería CR2032 es de 3.0 V y el voltaje de corte es de 2.0 V.
- Capacidad: La capacidad coulométrica es el total de Amperios-hora disponibles cuando la batería se descarga a una corriente de descarga determinada desde el 100% SOC hasta el voltaje de corte. La batería CR2032 tiene una capacidad típica en el rango de 210-230 mAh.
- Tasa de C: La tasa de C se utiliza para expresar la rapidez con la que se descarga o carga una batería en relación con su capacidad máxima. Una tasa de 1C significa que la corriente de descarga agotará toda la batería en 1 hora.
- Autodescarga: Las baterías se autodescargan gradualmente incluso si no están conectadas y entregando corriente. Esto se debe a reacciones químicas «laterales» que no producen corriente y que ocurren dentro de la célula incluso cuando no se aplica carga. La tasa anual de autodescarga de la batería CR2032 a temperatura ambiente y humedad normal es inferior al 1% de la capacidad nominal.
Conclusión
Las baterías de litio metálico ofrecen características únicas, como su baja tasa de autodescarga y la capacidad de almacenarse durante largos períodos. Son esenciales en una variedad de dispositivos, y su comprensión es clave para elegir la batería adecuada para cada aplicación específica.
