representación de la celda eléctrica de una pila recargable con sus electrodos

¿Qué son las celdas recargables de una batería eléctrica?

Como las celdas de una prisión, las pilas interiores de una batería eléctrica se disponen en paralelo. Otras veces se apilan una encima de otra. En todo caso, se conectan en serie, aunque suene paradójico. De pilas eléctricas y celdas recargables habla este artículo.

Origen de la palabra batería

Olvidemos la electricidad por un momento. ¿Qué significa la palabra batería en la expresión aparcar en batería? ¿De dónde proviene esta voz?

Aparcamiento en batería

La palabra batería viene del francés batterie 'batería'. Ya aparece en escritos hacia el año 1200. Dicho término deriva de battre, que significa 'batir, mezclar, golpear'. De ahí también viene batiburrillo.

El lenguaje evoluciona y la acepción de 'golpear' de batería (así se llama también el instrumento musical de percusión) se extiende a 'pila o conjunto de objetos'. Así se llega a la batería de cocina. Y, como bien sabemos, aparcar en batería no es otra cosa que estacionar el coche en paralelo.

Las celdas recargables aparcan en batería

Ya sea la del automóvil, ya la del taladro eléctrico, toda batería contiene en su interior una batería de pilas. Sí, un conjunto de celdas eléctricas que, apiladas o en paralelo, y siempre conectadas en serie, están inmersas en un medio ácido. Estas celdas recargables generan la corriente eléctrica que circula por el cable cuando este conecta sus electrodos.

Batería de automóvil de celdas recargables de plomo-ácido
Batería de automóvil de 12 V con 6 de celdas recargables de plomo-ácido dispuestas en paralelo

La pila es un tipo de celda electroquímica. Así se llama al artilugio capaz de convertir energía química en electricidad. Ojo con el matiz, que es importante: un acumulador eléctrico no almacena energía en forma de electricidad. Más bien, la pila es un almacén de energía química que reacciona, libera electrones y genera una corriente eléctrica.

La celda recargable es un tipo de pila química en la que el proceso descrito se puede invertir. Es decir, si se suministra corriente eléctrica a la pila, esta recupera el estado inicial. De esta manera, queda de nuevo cargada. De ahí su nombre: pila o celda recargable.

  • Una pila estándar genera una corriente de 1.5 voltios (V)
  • Una pila recargable tiene una tensión eléctrica de 1.2 V

Así, al aparcar en batería 10 celdas recargables de 1.2 V, se obtiene un acumulador eléctrico de 12 V. Esta batería, por ejemplo, sirve para hacer girar un taladro con motor de 12 V.

Ciclo de recarga

El voltaje inicial de las pilas alcalinas y salinas es de 1.5 voltios. Dicho voltaje se reduce poco a poco hasta que, en torno a los 0.9 V, la pila llega deja de ser útil. Al contrario que en las anteriores, la carga de las celdas recargables se puede recuperar. He aquí un recargador y unas pilas recargables:

cargador y pilas recargables
Cargador de baterías recargables en proceso de carga. Pilas tipo AA de NiMH de 1.2 voltios y 2300 mAh

¿Cuántos ciclos de recarga soporta una batería? Eso depende del tipo de celda recargable que contenga.

Tipos de celdas recargables

Existen varios tipos de celdas recargables, también llamadas celdas secundarias:

  • Plomo-ácido: una celda de plomo y ácido suministra una tensión de 2 V y soporta una gran intensidad de corriente. Por ello, suele usarse en la batería de arranque de muchos vehículos. Las celdas se disponen en serie para aumentar el voltaje. Seis celdas constituyen la batería común del automóvil (6 × 2 V = 12 V).
  • NiCd o níquel-cadmio: antaño fueron muy usadas en entornos domésticos e industriales. Hoy se prefieren las baterías NiMH, pues el cadmio es muy contaminante. Soportan entre 1000 y 2000 ciclos de carga. Además, las celdas NiCd padecen de efecto memoria (se hablará de él más adelante).
  • NiMH o níquel-metalhidruro: en esta celda el cadmio se sustituye por una aleación de hidruro metálico. La autodescarga de las celdas NiMH (30 % mensual) es superior a las de NiCd (20 %). Eso impide almacenarlas por largos periodos de tiempo, si bien en 2005 surgió la variante LSD (low self-discharge), de baja autodescarga.
  • Li-Ion: las celdas recargables de iones de litio tienen una alta densidad de energía. Esto es, acumulan mucha energía en poco espacio. Sufren poco efecto memoria y soportan hasta 1200 ciclos de recarga. Por estas razones se usan a menudo en herramientas eléctricas sin cable. También las encontramos en teléfonos móviles, baterías de ordenadores, etc.
Celdas recargables de una batería de litio
Ilustración: conexión de las celdas recargables de una batería de litio

No son recargables las pilas salinas de zinc-carbono, desarrolladas a partir de la celda primaria de Georges Leclanché de 1866. Tampoco lo son las pilas alcalinas de zinc y dióxido de manganeso.

Efecto memoria de las celdas recargables de níquel-cadmio

Como punto final a este artículo, vamos con una desventaja de las celdas recargables de NiCd. El llamado efecto memoria es un fenómeno que se da al recargar y descargar la bateria repetidas veces (cientos) en el mismo nivel de carga.

El principal síntoma del efecto memoria es que parece que la batería recuerde el punto de inversión del ciclo de descarga. Es decir, la celda memoriza el estado de carga que tenía cuando se conectó al cargador.

Al llegar a ese nivel de carga, la pila sufre una caída repentina de voltaje, a pesar de contener aún carga eléctrica. Para paliar el efecto memoria, la electrónica de algunos aparatos se diseñaba para operar con voltaje reducido durante tiempo suficiente para que la batería pudiera superar su laguna de memoria.

Sin embargo, otros dispositivos no pueden funcionar con voltaje reducido. Por tanto, no son capaces de extraer la energía restante de la batería. En resumidas cuentas, en la práctica tal batería se comporta como una pila gastada.

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