1. Principios y Estructura

Baterías de Ni-Cd y Ni-Mh

Principio: Convierte la energía química en energía eléctrica a través de una reacción química. Durante la descarga, el cadmio (Cd) en el electrodo negativo se oxida a iones de cadmio (Cd²⁺), mientras que el hidróxido de níquel (Ni(OH)₂) en el electrodo positivo se reduce a hidróxido niqueloso (NiOOH).

Estructura: Consta de una placa de ánodo (cadmio), una placa de cátodo (hidróxido de níquel) y un electrolito (generalmente una solución de hidróxido de potasio), todo encerrado en una carcasa metálica. Batería de hidruro metálico de níquel

Principio: Similar a las baterías de níquel-cadmio, pero el material del electrodo negativo es una aleación de almacenamiento de hidrógeno que absorbe y libera hidrógeno reversiblemente.

Construcción: También incluye un ánodo (aleación de almacenamiento de hidrógeno), un cátodo (hidróxido de níquel) y un electrolito (solución de hidróxido de potasio), pero el diseño general es más compacto y tiene una mayor densidad de energía.

Batería de iones de litio

Principio: Se basa en el movimiento de iones de litio entre los electrodos positivo y negativo para almacenar y liberar energía. Durante la carga, los iones de litio se mueven del electrodo positivo al electrodo negativo; durante la descarga, el movimiento se invierte.

Construcción: Típicamente consta de un electrodo positivo (como óxido de cobalto de litio o fosfato de hierro y litio), un electrodo negativo (grafito u otros materiales de carbono), un electrolito (sal de litio en un disolvente orgánico) y un separador.

2. Características de Rendimiento

Densidad de energía

Baterías de hidruro metálico de níquel: Densidad de energía relativamente baja, pero pesadas, lo que las hace inadecuadas para aplicaciones que requieren una alta densidad de energía.

Baterías de Ni-Mh: Mayor densidad de energía que las baterías de níquel-cadmio, pero aún inferior a las baterías de iones de litio.
Baterías de iones de litio: Ofrecen la mayor densidad de energía, proporcionando energía a largo plazo al tiempo que reducen el peso del dispositivo. Efecto memoria

Baterías de níquel-cadmio: Exhiben un efecto memoria significativo, lo que significa que cargar antes de descargar completamente puede hacer que su capacidad disminuya gradualmente.

Baterías de hidruro metálico de níquel: El efecto memoria es menos pronunciado, pero aún así se debe tener cuidado para evitar la carga y descarga parciales frecuentes.

Baterías de iones de litio: Prácticamente no exhiben ningún efecto memoria y se pueden cargar y descargar en cualquier momento sin afectar su capacidad.

Tasa de autodescarga

Baterías de níquel-cadmio: Tienen una alta tasa de autodescarga y requieren una carga regular cuando no se usan durante períodos prolongados para evitar el agotamiento.

Baterías de hidruro metálico de níquel: Tienen una tasa de autodescarga más baja y son superiores a las baterías de níquel-cadmio.

Baterías de iones de litio: Tienen la tasa de autodescarga más baja y pueden retener una alta carga incluso después de un almacenamiento a largo plazo.

Seguridad

Baterías de níquel-cadmio: Pueden producir gases tóxicos a altas temperaturas o en condiciones de cortocircuito, y plantean un riesgo de sobrecalentamiento.

Baterías de hidruro metálico de níquel: Son relativamente más seguras, pero aún así se debe tener cuidado para evitar la sobrecarga y los cortocircuitos.

Baterías de iones de litio: Si bien los avances tecnológicos han mejorado su seguridad, la fuga térmica e incluso la explosión aún pueden ocurrir en condiciones extremas, por lo que se deben seguir estrictos procedimientos de uso y mantenimiento.

Vida útil

Baterías de níquel-cadmio: Por lo general, pueden durar cientos de ciclos de carga y descarga. Baterías de hidruro metálico de níquel: Mayor vida útil, que generalmente alcanza miles de ciclos.

Baterías de iones de litio: Mayor vida útil, con productos de alta calidad capaces de miles o incluso decenas de miles de ciclos de carga y descarga.

Respeto al medio ambiente

Baterías de níquel-cadmio: Contienen el metal pesado cadmio, que es perjudicial para el medio ambiente y requiere un manejo y reciclaje especiales.

Baterías de Ni-Mh: Libres de metales pesados, son relativamente más respetuosas con el medio ambiente, pero aún se requiere la eliminación adecuada de las baterías usadas.

Baterías de iones de litio: Aunque están libres de metales pesados, el manejo inadecuado puede provocar fugas de electrolitos y contaminación ambiental, y por lo tanto requieren un reciclaje profesional.

3. Aplicación

Baterías de Ni-cadmio: Debido a su bajo costo y excelente resistencia al impacto, alguna vez se utilizaron ampliamente en herramientas eléctricas, juguetes y otros campos. Sin embargo, con los avances tecnológicos, han sido reemplazadas gradualmente por otros tipos de baterías.

Baterías de Ni-hidruro metálico: Adecuadas para dispositivos como cámaras digitales, sistemas de audio portátiles y linternas, son favorecidas por su alta densidad de energía y baja tasa de autodescarga. También se utilizan comúnmente en sistemas de energía auxiliar para vehículos híbridos y eléctricos.

Baterías de iones de litio: Ampliamente utilizadas en teléfonos inteligentes, tabletas, computadoras portátiles, drones, vehículos eléctricos y otros campos. Debido a su alta densidad de energía, larga vida útil y baja tasa de autodescarga, se ha convertido en la solución energética preferida para dispositivos electrónicos y vehículos modernos.