En el coraz\u00f3n de cada bater\u00eda el\u00e9ctrica se encuentra la c\u00e9lula electroqu\u00edmica, donde reacciones redox espont\u00e1neas se desarrollan entre dos electrodos separados por un electrolito. Este \u00faltimo es una sustancia conductiva de iones y el\u00e9ctricamente aislante. Las bater\u00edas almacenan energ\u00eda qu\u00edmica en metales de alta energ\u00eda como Zn o Li, que, a diferencia de los metales de transici\u00f3n, no est\u00e1n estabilizados por enlaces de electrones d.<\/p>\n
El principio fundamental de funcionamiento de todas las bater\u00edas, independientemente de su tipo y combinaci\u00f3n de materiales, es la reacci\u00f3n de oxidaci\u00f3n-reducci\u00f3n. En t\u00e9rminos simples, cada bater\u00eda mantiene separados el c\u00e1todo y el \u00e1nodo para evitar una reacci\u00f3n directa. Los electrones almacenados solo fluyen cuando se cierra el circuito, es decir, cuando la bater\u00eda se coloca en un dispositivo y este se enciende.<\/p>\n
La bater\u00eda es esencialmente una fuente de energ\u00eda el\u00e9ctrica de corriente continua, transformando la energ\u00eda qu\u00edmica almacenada en energ\u00eda el\u00e9ctrica a trav\u00e9s de un proceso electroqu\u00edmico. Esto proporciona una fuerza electromotriz que permite el flujo de corriente en circuitos el\u00e9ctricos y electr\u00f3nicos.<\/p>\n
Las bater\u00edas est\u00e1n compuestas por una amplia gama de materiales, lo que resulta en diferentes capacidades y comportamientos. Los m\u00e1s comunes son plomo, n\u00edquel y litio, cada uno con diferentes salidas y espec\u00edficos para distintos prop\u00f3sitos seg\u00fan los requerimientos.<\/p>\n
Al cerrar el circuito, la atracci\u00f3n m\u00e1s fuerte por los electrones en el c\u00e1todo (por ejemplo, di\u00f3xido de manganeso en bater\u00edas alcalinas) atrae los electrones del \u00e1nodo (por ejemplo, zinc) a trav\u00e9s del alambre en el circuito hacia el electrodo del c\u00e1todo. Este flujo de electrones a trav\u00e9s del alambre es lo que conocemos como electricidad.<\/p>\n
Por ejemplo, en la celda de Daniell, compuesta por dos electrodos de metales diferentes (Zn y Cu), cada uno en contacto con una soluci\u00f3n de su propio ion (sulfato de zinc y sulfato de cobre, respectivamente), ocurre una reacci\u00f3n redox. Los electrones son transferidos de un elemento a otro, resultando en la acumulaci\u00f3n de cobre s\u00f3lido en el c\u00e1todo y la corrosi\u00f3n del electrodo de zinc en la soluci\u00f3n como cationes de zinc.<\/p>\n
El litio es el metal m\u00e1s ligero y posee una alta capacidad espec\u00edfica (3.86 Ah\/g) y un potencial de electrodo extremadamente bajo (\u22123.04 V vs. electrodo est\u00e1ndar de hidr\u00f3geno), lo que lo convierte en un material ideal para el \u00e1nodo en bater\u00edas de alto voltaje y alta energ\u00eda. Durante la descarga, el litio se oxida de Li a Li+<\/sup> en el \u00e1nodo de litio-grafito mediante la reacci\u00f3n:<\/p>\n C6<\/sub>Li \u2192 6C(grafito) + Li+<\/sup> + e\u2212<\/sup><\/p>\n Estos iones de litio migran a trav\u00e9s del medio electrol\u00edtico hasta el c\u00e1todo, donde se incorporan en el \u00f3xido de cobalto de litio, reduciendo el cobalto de un estado de oxidaci\u00f3n de +4 a +3:<\/p>\n CoO2<\/sub> (s) + Li+<\/sup> + e\u2212<\/sup> \u2192 LiCoO2<\/sub> (s)<\/p>\n Estas reacciones pueden invertirse para recargar la celda, con los iones de litio migrando de vuelta al \u00e1nodo.<\/p>\n![\"Chemistry](\"https:\/\/www.electricity-magnetism.org\/wp-content\/uploads\/2022\/08\/chemistry-electric-battery-lithium.png\")
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