Ventajas y Desventajas de las Baterías de Iones de Litio
Las baterías de iones de litio, conocidas como baterías Li-ion, son baterías secundarias (recargables) compuestas por celdas donde los iones de litio se mueven del ánodo al cátodo a través de un electrolito durante la descarga, y viceversa al cargar. El cátodo está hecho de un compuesto intercalado de litio, mientras que el ánodo suele ser de grafito litigado poroso. El electrolito puede ser líquido, polímero o sólido, y el separador es poroso para permitir el transporte de iones de litio y evitar cortocircuitos y sobrecalentamiento.
Química y Rendimiento
Los diferentes tipos de baterías Li-ion varían en química, rendimiento, costo y seguridad. Los dispositivos electrónicos portátiles suelen utilizar baterías de polímero de litio, con un material de cátodo de óxido de cobalto de litio (LiCoO2) y un ánodo de grafito, ofreciendo alta densidad de energía. Las baterías Li-ion tienen una densidad energética elevada, no sufren de efecto memoria y tienen una baja autodescarga. Un tipo común de celda es la batería 18650, utilizada en muchas baterías de computadoras portátiles, herramientas eléctricas inalámbricas, ciertos coches eléctricos, patinetes eléctricos, la mayoría de las bicicletas eléctricas, bancos de energía portátiles y linternas LED. Su voltaje nominal es de 3.7 V. Es importante distinguir las baterías primarias de litio (como las CR2032 3V) de las secundarias recargables de iones de litio o polímero de litio.
Ventajas
Las baterías recargables son más ecológicas que las primarias, generando menos residuos a largo plazo, especialmente en dispositivos de alto consumo. Otras ventajas incluyen:
Voltaje de celda: Las baterías Li-ion tienen un alto voltaje operativo de 3-5 V, lo que permite una operación de potencia equivalente con menor corriente.
Alta densidad energética: Las baterías Li-ion son ligeras y compactas. La capacidad de carga útil del NCA es de aproximadamente 180 a 200 mAh/g.
Sin efecto memoria: A diferencia de las baterías NiCd y NiMH antiguas, las Li-ion no sufren de efecto memoria y tienen largas vidas útiles.
Baja autodescarga: Las baterías recargables Li-ion tienen una tasa de autodescarga de 1.5–2% por mes.
Características de carga: Ofrecen un voltaje razonablemente constante de 3.6 V por celda.
Desventajas
A pesar de sus ventajas, las baterías Li-ion tienen desventajas significativas:
Precio: Las baterías recargables tienen costos iniciales más altos.
Autodescarga: En aplicaciones de bajo consumo, su vida útil se ve afectada por la autodescarga.
Sistema de gestión electrónica: Requieren sistemas de monitoreo para protección contra sobrecarga y descarga profunda.
Sistema de gestión térmica: Generan calor al cargarse o descargarse, especialmente a altas corrientes.
Envejecimiento: Sufren de envejecimiento, tanto dependiente del tiempo como del número de ciclos de carga-descarga.
Costo elevado: Son aproximadamente un 40% más costosas de fabricar que las células NiMH.
En conclusión, las baterías de iones de litio ofrecen numerosas ventajas en términos de eficiencia, capacidad y sostenibilidad, pero también presentan desafíos en cuanto a costos y manejo. Su aplicación creciente en una variedad de dispositivos y sistemas resalta la importancia de comprender tanto sus beneficios como sus limitaciones.
