Voltaje de las Baterías Eléctricas – Voltaje de Celda
El voltaje de celda de las baterías eléctricas se origina por la diferencia de potencial de los materiales que componen los electrodos positivos y negativos en la reacción electroquímica. El voltaje general de las baterías eléctricas se determina por:
Química
La diferencia de potencial de los materiales que componen los electrodos positivos y negativos en la reacción electroquímica.
Número de Celdas
Las baterías en serie producen un voltaje igual al número de baterías multiplicado por el voltaje de cada batería individual.
Diferentes Químicas y Voltajes de Celda
– 1.5V (DC): Voltaje común de circuito abierto para baterías alcalinas no recargables (por ejemplo, pilas AAA, AA y C).
– 3V (DC): Las celdas primarias basadas en litio, que tienen litio metálico como ánodo, suelen tener un voltaje de 3V.
– 3.8V (DC): Casi todas las baterías de iones de litio funcionan a 3.8 voltios.
– 12V (DC): Voltaje común para baterías de automóviles, que consisten en seis celdas de plomo de 2V.
Principio Básico de una Batería Eléctrica
Una batería eléctrica es esencialmente una fuente de energía eléctrica de CC. Convierte la energía química almacenada en energía eléctrica a través de un proceso electroquímico, proporcionando una fuente de fuerza electromotriz para permitir que las corrientes fluyan en circuitos eléctricos y electrónicos. Una batería típica consta de una o más celdas voltaicas.
Reacciones Electroquímicas en las Celdas
El principio fundamental en una celda electroquímica son las reacciones redox espontáneas en dos electrodos separados por un electrolito, que es una sustancia conductiva iónica y eléctricamente aislante.
Voltaje de Baterías de Iones de Litio
El voltaje producido por cada celda de iones de litio es de aproximadamente 3.6 voltios, lo que ofrece ventajas significativas. Por ser más alto que el de las celdas alcalinas estándar, de níquel-cadmio y de níquel metal hidruro, el voltaje de cada celda de iones de litio es superior, requiriendo menos celdas en muchas aplicaciones de baterías.
Por Qué las Baterías Alcalinas Son de 1.5V?
En una batería alcalina, el electrodo negativo es de zinc y el positivo de dióxido de manganeso de alta densidad (MnO2). El electrolito alcalino de hidróxido de potasio, KOH, no se consume durante la reacción, solo se consumen el zinc y el MnO2 durante la descarga. Las reacciones son:
Zn(s) + 2OH−(aq) → ZnO(s) + H2O(l) + 2e− [Eoxidación° = +1.28 V]
2MnO2(s) + H2O(l) + 2e− → Mn2O3(s) + 2OH−(aq) [Ereducción° = +0.15 V]
Reacción general: Zn(s) + 2MnO2(s) ⇌ ZnO(s) + Mn2O3(s) [e° = +1.43 V]
Otras Características de las Baterías
Para comparar y entender la capacidad de cada batería, ciertos parámetros son característicos de cada una, incluso dentro de un tipo de batería. Estos parámetros son una referencia al necesitar una batería y se requieren cualidades específicas, ya que las baterías se utilizan en todo tipo de dispositivos y para propósitos infinitos.
Voltaje de Corte: Es el voltaje mínimo permitido, que generalmente define el estado «vacío» de la batería.
Capacidad: La capacidad coulométrica es el total de amperios-hora disponibles cuando la batería se descarga a un cierto nivel de corriente desde el 100% del estado de carga (SOC) hasta el voltaje de corte.
Tasa C de la Batería: Es un indicador de la velocidad a la que una batería se puede cargar o descargar en relación a su capacidad máxima.
Autodescarga: Las baterías se autodescargan gradualmente incluso si no están conectadas y suministrando corriente.
Degradación: Ocurre en cada ciclo de carga-descarga de las baterías recargables.
Profundidad de Descarga: Medida de cuánta energía se ha extraído de una batería, expresada en porcentaje de la capacidad total.
Estado de Carga: Se refiere a la cantidad de carga en una batería en relación a sus estados «lleno» y «vacío» predefinidos.
