Colectores de Carga en Baterías
Los colectores de carga, o colectores de corriente, son componentes cruciales en las baterías, encargados de transferir el flujo de electrones desde los electrodos hasta un circuito externo. Existen diversos tipos de colectores de corriente, incluyendo mallas, espumas y láminas. Para minimizar el tamaño general y mejorar la capacidad volumétrica de las células, se prefieren las láminas metálicas, por ser finas y ligeras. Aunque son un volumen electroquímicamente inactivo en la celda, forman el sustrato sobre el cual se aplican los materiales electroquímicamente activos. Estos materiales activos se aplican sobre los colectores de corriente delgados junto con un agente conductor y un adhesivo ligante. Por lo tanto, los colectores de carga deben poseer una alta conductividad eléctrica para reducir la resistencia de la celda, así como estabilidad química en contacto con el electrolito líquido a lo largo de la ventana operativa de voltaje de los electrodos.
Composición de las Baterías
Las baterías están compuestas por una amplia gama de materiales, lo que resulta en diferentes capacidades y comportamientos en la funcionalidad de la batería. Los materiales más comunes son plomo, níquel, zinc y litio, cada uno con diferentes salidas y específicos para diferentes propósitos según los requisitos. Se han producido muchos tipos de células electroquímicas, con variados procesos químicos y diseños, incluyendo células galvánicas, células electrolíticas, células de combustible, células de flujo y pilas voltaicas.
Baterías de Celda Húmeda y Seca
Una batería de celda húmeda tiene un electrolito líquido, conocido también como celda inundada, ya que el líquido cubre todas las partes internas, o celda ventilada, ya que los gases producidos durante la operación pueden escapar al aire. Las baterías de celda seca, en cambio, utilizan un electrolito en pasta con solo suficiente humedad para permitir el flujo de corriente. A diferencia de las celdas húmedas, pueden operar en cualquier orientación sin derramar, ya que no contienen líquido libre, lo que las hace adecuadas para equipos portátiles.
Componentes Clave de las Baterías
La composición química y material de las baterías determina su tamaño, formato y rendimiento general. Aunque cada batería tiene una composición diferente, la mayoría tiene algunos componentes comunes, aunque su composición material puede variar. Estos incluyen:
- Cátodo: El cátodo es el electrodo positivo o de oxidación que adquiere electrones del circuito externo y se reduce durante la reacción electroquímica. En las baterías de litio, los materiales del cátodo suelen estar compuestos de LiCoO2 o LiMn2O4.
- Ánodo: El ánodo es el electrodo negativo o de reducción que libera electrones al circuito externo y se oxida durante una reacción electroquímica. Un material de ánodo común es el grafito litiazo, LixC6.
- Electrolito: El electrolito es un medio que contiene iones y conduce electricidad a través del movimiento de estos iones. En las baterías de iones de litio, el electrolito suele ser una sal de litio disuelta en solventes orgánicos.
- Separador: Es una membrana permeable colocada entre el ánodo y el cátodo de una batería. Su función principal es mantener separados los dos electrodos para prevenir cortocircuitos eléctricos.
Partes de una Batería Alcalina
La batería alcalina consta de cinco partes:
- Colector de corriente interno (pin)
- Ánodo, cuyo material activo es Zn.
- Separador, una membrana permeable entre el ánodo y el cátodo.
- Cátodo, cuyo material activo es dióxido de manganeso.
- Electrolito, hidróxido de potasio acuoso.
- Colector de corriente externo (lata)
En resumen, los colectores de carga son esenciales para el funcionamiento eficiente y seguro de las baterías, cumpliendo un rol fundamental en la transferencia de energía y la integridad estructural de las células.
