• Ferretería y Bricolaje
  • Logística
  • Cárnica
  • Material Eléctrico
  • Climatización y Confort
  • Eventos y Formación
  • Consultoría Digital
  • Inicio
  • Ferretería y Bricolaje
    • El Blog de Juan Manuel Fernández
    • El Blog de Javier Barrio
    • El Blog de Borja Fernández
    • El Blog de Marta Jiménez
    • El Blog de José Carrasco
    • El blog de Ferretería y Bricolaje
  • Logística
    • El Blog de Ricardo J. Hernández
    • El Blog de Juan José Montiel
    • El Blog de Guillermo Pérez
    • El blog de Pedro Puig
  • Cárnica
    • El Blog de José Carlos Vicente
    • El blog de José Manuel Álvarez
    • El Blog de David Navas
  • Material Eléctrico
    • El Blog de Miguel Angel Jiménez
    • El blog de Tomás Simón
    • El Blog de Ignacio Mártil
    • El Blog de Juanjo Catalán
    • El blog de Juan Manuel Fernández
  • Climatización y Confort
    • El blog de Miguel Ángel Jiménez
    • El Blog de Tania Álvarez
    • El blog de Félix Sanz
    • El Blog de Antonio Valls

El Blog de Ignacio Mártil

Funcionamiento de una batería de ion-litio

21 febrero, 2019 Ignacio Mártil 14 COMENTARIOS

En Sin categoría

En los dos post anteriores de este blog he descrito las generalidades de las baterías recargables y cómo son las más ampliamente utilizadas en la actualidad, las baterías de iones de litio. En este texto prosigo con la descripción de esta clase de baterías para analizar los procesos de carga y descarga de las mismas, que son la clave de su funcionamiento.

1. Cómo se carga y descarga una batería de ion-litio.

En las baterías de ion-litio, los iones se mueven en una dirección cuando la batería se carga, es decir, cuando absorbe energía que le proporciona una fuente externa y se mueven en sentido contrario cuando la batería se descarga, que es el momento en el que la batería está suministrando energía a una determinada carga. El proceso se muestra en la imagen:

proceso de carga y descarga de una bateria de ion-litio
Proceso de carga y descarga de una batería de ion-litio. Los iones de litio están representados por círculos naranjas, los átomos de cobalto por círculos verdes y los de oxígeno por círculos azules.

1.1 Proceso de carga

Durante la carga, que se realiza conectando la batería a una fuente de energía externa (la red eléctrica, por ejemplo), algunos iones de litio abandonan el electrodo positivo (el cátodo), que habitualmente es de óxido de cobalto y litio (LiCoO3), y fluyen hacia el electrodo negativo (el ánodo, generalmente de grafito) a través del electrolito (mostrado en el centro de la imagen en color azulado). Los electrones también fluyen desde el electrodo positivo al negativo, pero lo hacen a través del circuito externo. Cuando los iones de litio llegan al grafito, se insertan entre las capas atómicas de ese material, donde se recombinan con los electrones, quedando el litio depositado allí.

Cuando ya no fluyan más iones, la batería está completamente cargada y lista para usar. En este estado de carga, los iones de litio se almacenan entre las diferentes capas de carbono del electrodo de grafito, de manera que en su estado de carga, el ánodo es efectivamente una especie de “bocadillo” integrado por capas de carbono que se alternan con las capas de iones de litio.

En este proceso, la batería almacena energía, dado que el potencial electroquímico del grafito es más elevado que el del óxido de cobalto y litio y, por consiguiente, los iones de litio tienen que “subir”, desde el potencial al que se encuentran en el cátodo, hasta el del ánodo.

1.2 Proceso de descarga

Durante la descarga, los iones fluyen de regreso a través del electrolito desde el ánodo de grafito hacia al cátodo de óxido de cobalto y litio. Los electrones también fluyen desde el ánodo al cátodo, pero lo hacen a través del circuito exterior, alimentando un ordenador portátil, un teléfono móvil, un vehículo, etc. Esto es así dado que los iones de litio en el grafito están a un potencial electroquímico más alto del que tenían en el óxido de cobalto y litio, como ya se ha visto en el párrafo anterior, y por lo tanto “bajan” su potencial electroquímico, razón por la que ahora aportan energía al circuito al que se conecten.

Ese exceso de energía es el que ceden al circuito exterior, razón por la que cualquier dispositivo que esté conectado a la batería puede realizar su función. Cuando todos los iones de litio se han desplazado de vuelta al electrodo de óxido de cobalto y litio, la batería está completamente descargada.

Es decir, en los procesos de carga y descarga de la batería, los iones de litio se desplazan de un electrodo a otro. En ambos casos, los electrones fluyen en dirección opuesta a los iones a través del circuito externo. Los electrones no fluyen a través del electrolito, ya que este es una barrera aislante muy efectiva que impide la circulación de los electrones a través de él.

Durante el proceso de descarga, se genera una tensión entre los electrodos bastante alta, del orden de 3,5-4 voltios, que es lo que produce cada pila, debida a la diferencia de potenciales electroquímicos existente entre ánodo y cátodo ya indicada. Este valor es mucho más alto que los 1,5 voltios típicos de una pila alcalina AA normal y ayuda a que las baterías de iones de litio sean más compactas, lo que facilita su uso en dispositivos pequeños como los teléfonos móviles.

En el próximo post de esta serie, detallaré los pros y contras de estas baterías de litio.

Facebooktwitterpinterestlinkedin
Etiquetas
almacenamiento de energía baterías baterías recargables

Baterías de iones de litio, ¿cómo son?

Baterías de ion-litio: pros y contras

Reader Interactions

Comments

  1. AvatarMarco says

    5 abril, 2019 at 3:02 am

    Interesante nota

    Responder
  2. Avatarluis suarez says

    11 junio, 2019 at 4:30 am

    Buen día, doctor

    Soy ingeniero electromecánico y quiero saber la autonomía que puede tener la batería de litio y cuál es la clasificación.

    Responder
  3. AvatarIgnacio Mártil de la Plaza says

    11 junio, 2019 at 9:09 pm

    Depende mucho de cual sea el dispositivo en el que se utilice. En un móvil, puede durar entre 24 y 48 horas, con un uso habitual

    Responder
    • AvatarCristian says

      1 septiembre, 2020 at 8:32 pm

      Muchas gracias por la enseñanza, de corazón. Dios los bendiga siempre

      Responder
  4. AvatarAntonio Salinas says

    3 octubre, 2019 at 11:29 pm

    Buenas tardes Doctor:
    Mi consulta es respecto a los ciclos de carga de una batería de ion litio.
    Entiendo que al descargarse al 100% y volver a cargarla a 100% es un ciclo de carga?
    Por otra parte si consumo solo el 50% de la carga, y le cargo el otro 50% ¿ Completo otro ciclo de carga??
    O bien si me queda un saldo de 50% de carga, y la recargo con 20%, esto quiere decir que me falta recargar 80% para completar un nuevo ciclo?, es decir 100% menos 20% =80%

    Por favor le agradecería me ayudara con algun ejemplo,

    Gracias-

    Responder
    • AvatarMaxx says

      20 noviembre, 2020 at 5:36 am

      Hay un error en lo siguiente: “Durante la carga, que se realiza conectando la batería a una fuente de energía externa (la red eléctrica, por ejemplo), algunos iones de litio abandonan el electrodo positivo (el cátodo)”.
      Durante la carga, el electrodo positivo es el ánodo, durante la descarga el electrodo positivo es el cátodo.
      Aun así, la información es muy buena. Saludos

      Responder
  5. AvatarPtruval says

    10 octubre, 2019 at 3:18 pm

    Excelente!

    Responder
  6. AvatarClemente Paez Ortega says

    30 noviembre, 2019 at 4:12 pm

    Buenos días, Doctor

    Soy Ingeniero Electromecanico; quiero agradecerle por el post sobre el funcionamiento de una batería de ion-litio. Mi comentario es sobre el TIEMPO de carga en estas baterías: entiendo que es la barrera más significativa, ya que la mayoría queremos que sea lo más bajo posible. ¿Cómo podemos trabajar en reducir ese tiempo de carga de las baterías de ion-litio?

    Gracias por su aporte.

    Responder
  7. AvatarCecilio Pérez Cervantes says

    8 diciembre, 2019 at 9:20 am

    Dr., ¿Por qué se hace hincapié en que la carga inicial es como el límite de las futuras? Mi duda es: si por algún motivo yo interrumpo el proceso de la carga inicial cuando tenga 20 % ¿esa será la máxima carga en adelante durante toda su vida útil?

    Responder
  8. AvatarSander says

    19 marzo, 2020 at 1:57 am

    Hola. De hace tiempo tengo un dron; tengo una duda de por qué, cuando cargo sus baterías al 100 % después de una semana y media, veo que a las baterías les falta carga. Pero no sé si un poco. ¿Es normal o las baterías están en mal estado? Las he revisado y no están hinchadas, esa es mi duda.

    Responder
  9. AvatarYuranko says

    8 mayo, 2020 at 12:33 am

    ¿Por qué se incendian las baterías de litio de motos eléctricas?, siendo estas originales según fabricante. ¿cuáles serían las diferentes causas a su criterio?

    Responder
  10. AvatarCesar Augusto Aparicio Uribe says

    13 julio, 2020 at 3:01 pm

    Actualmente se están desarrollando nuevos ánodos con diferentes materiales (hidruros metálicos), debido a que cuando no se cumple la carga total se puede generar un cambio volumétrico en la estructura del mismo; esto disminuye la capacidad de carga de la batería. Seguramente eso le sucedió a tu dron.

    Responder
  11. AvatarDavid says

    2 enero, 2021 at 2:45 am

    Hola Ignacio, tenía una pregunta. ¿Cómo sabe tu ordenador o movil la carga que queda en una batería? Gracias de antemano, un saludo.

    Responder
  12. AvatarLujan says

    13 abril, 2021 at 1:05 pm

    Qué interesante encontrarse con alguien que haga divulgación de la buena. Felicitaciones desde Argentina! Y muchas gracias!!!

    Responder

Deja una respuesta Cancelar la respuesta

Tu dirección de correo electrónico no será publicada. Los campos obligatorios están marcados con *

Primary Sidebar

Acerca de mi

Ignacio Mártil

Soy Doctor en Física (1982) y Catedrático de Universidad (2007) en el área de Electrónica. Realizo mi actividad investigadora en la Universidad Complutense de Madrid, de carácter marcadamente experimental, en el campo de la física de los semiconductores. Soy especialista en propiedades eléctricas y ópticas de estos materiales, así como en dispositivos electrónicos y opto-electrónicos basados en ellos, siendo mi principal objetivo en la actualidad el estudio de conceptos avanzados en células solares.

Mi trabajo científico se concreta en los siguientes indicadores principales: soy co-autor de más de 150 artículos científicos publicados en revistas de alto impacto de ámbito internacional; he presentado cerca de 100 ponencias en congresos internacionales; he participado y participo, como Investigador Principal o como miembro del equipo investigador, en 22 proyectos de investigación financiados con fondos públicos en concurrencia competitiva; he dirigido 7 Tesis Doctorales; finalmente, soy evaluador de publicaciones (“referee”) de 15 revistas científicas internacionales.

Soy miembro de la Real Sociedad Española de Física y realizo un intensa labor divulgativa mediante mi blog personal "Un poco de Ciencia, por favor", que se encuentra alojado en el diario Público

En Twitter

Tweets por @CdeElectrico

Etiquetas

aerogeneradores almacenamiento de energía autoconsumo baterías baterías recargables biocombustibles biomasa cambio climático centrales de ciclo combinado centrales hidroeléctricas combustibles fósiles comercializadoras de energía consumo de energía eléctrica crisis del petróleo células solares dependencia energética déficit de tarifa eficiencia energética emisiones de CO2 energia solar energía eólica energía fotovoltaica energía nuclear energías renovables factura energética generación de energía eléctrica hidráulica mercado eléctrico mercado mayorista mercado mayorista de la electricidad mix energético mix energético español modelo energético paneles fotovoltaicos precio de la electricidad producción de energía eléctrica redes de distribución eléctrica REE sector renovable sistema eléctrico solar fotovoltaica transición energética turbinas eólicas vehículo eléctrico vehículos con motor de combustión interna

Enlaces Recomendados

  • AFME
  • FENIE
  • ADIME
  • ANFALUM

Entradas recientes

  • El escenario energético mundial: consecuencias de la pandemia

    21 abril, 2021
  • Sobre la tasa de retorno energético de la energía solar

    23 marzo, 2021
  • ¿Se pueden abastecer las necesidades mundiales de energía con energía solar?

    17 febrero, 2021
  • ¿Quiénes son los mayores fabricantes de aerogeneradores del mundo?

    15 diciembre, 2020
  • Turbinas eólicas gigantes: un nuevo reto tecnológico

    18 noviembre, 2020
© Copyright 2010 - 2021 · Grupo C de Comunicación Interprofesional, S.L.
  • Opinión
  • Quiénes somos
  • Servicios
  • Aviso legal
  • Política de privacidad
  • Política de cookies
  • Publicidad
  • Contacto
Utilizamos cookies propias y de terceros para realizar análisis de uso y de medición de nuestra web para mejorar nuestros servicios. Puedes cambiar la configuración u obtener más información aquí.Acepto