PILAS Y ACUMULADORES

PILA ELÉCTRICA

Dispositivo que convierte la energía química en eléctrica. Todas las pilas consisten en un electrólito (que puede ser líquido, sólido o en pasta), un electrodo positivo y un electrodo negativo.

Las pilas en las que el producto químico no puede volver a su forma original una vez que la energía ha sido convertida (es decir, que las pilas se han descargado), se llaman pilas primarias o voltaicas. Las pilas en las que el producto químico puede ser reconstituido pasando una corriente eléctrica a través de él en dirección opuesta a la operación normal de la pila, se llaman pilas secundarias o acumuladores.

Pilas primarias 

La pila primaria más común es la pila Leclanché o pila seca, inventada por el químico francés Georges Leclanché en el año de 1866. La pila seca que se utiliza hoy es muy similar al invento original. El electrólito es una pasta consistente en una mezcla de cloruro de amonio y cloruro de cinc. El electrodo negativo es de cinc, igual que la parte exterior de la pila, y el electrodo positivo es una varilla de carbono rodeada por una mezcla de carbono y dióxido de manganeso. Esta pila produce una fuerza electromotriz de unos 1,5 V.

Otra pila primaria muy utilizada es la pila de cinc-óxido de mercurio, conocida normalmente como batería de mercurio. Puede tener forma de disco pequeño y se utiliza en audífonos, células fotoeléctricas y relojes de pulsera eléctricos. El electrodo negativo es de cinc, el electrodo positivo de óxido de mercurio y el electrólito es una disolución de hidróxido de potasio. La batería de mercurio produce unos 1,34 V.

Principales tipos de pilas

Pila Leclanché o pila seca, inventada por el químico francés Georges Leclanché en el año de 1866. Es la pila común de bastón no alcalina, suele ser de 1,5 voltios.

Pila alcalina. Es muy potente, tiene aproximadamente la capacidad de 3,5 pilas secas. Se ha ido mejorando con el tiempo, y ahora posee mucho menor contenido de metales pesados que en sus comienzos. Se presenta en forma de bastón.

Pilas de botón. Son las que se utilizan en aparatos de muy pequeños o de muy bajo consumo ya que, por su tamaño, éstas tienen poca capacidad. Hay varios tipos: la pila de zinc-óxido de mercurio, conocida normalmente como pila de mercurio, la pila de óxido de plata, que es la más utilizada, la pila de litio, que es más grande y plana que las otras y mucho más potente y duradera.

Pilas secundarias

El acumulador o pila secundaria, que puede recargarse revirtiendo la reacción química, fue inventado en 1859 por el físico francés Gaston Planté. La pila de Planté era una batería de plomo y ácido, y es la que más se utiliza en la actualidad. Esta batería que contiene de tres a seis pilas conectadas en serie, se usa en automóviles, camiones, aviones y otros vehículos. Su ventaja principal es que puede producir una corriente eléctrica suficiente para arrancar un motor; sin embargo, se agota rápidamente.

Debes recordar que la batería es un conjunto de pilas.

Principales tipos de acumuladores

Níquel-Cadmio (NiCd). Son los acumuladores estándar. Contienen entre 15% y 20% de cadmio y proporcionan una corriente de 1,2 V (menos que las pilas). A pesar de su menor voltaje son adecuados para reemplazar las pilas en la mayoría de los casos. Tienen un efecto memoria importante (pierden eficacia si los recargamos sin estar completamente descargados) y tienen una vida mucho más corta que los NiMH. Sin usarse pierden un 1% de su carga cada día.

Níquel-Metal-Hidruro (NiMh). Tienen una potencia energética entre 20 y 30 % mayor que los de NiCd. El cadmio se ha reemplazado por hidrógeno. Su potencia y longevidad son superiores a los de NiCd, y además no tienen efecto memoria, es decir que podemos recargarlos en cualquier momento sin que se estropeen. Tienen el inconveniente de no soportar temperaturas superiores a 45ºC. Necesitan un cargador especial, no sirven los de NiCd, hay cargadores mixtos que sirven para los 2 tipos de acumuladores pero debe estar indicado expresamente.

Ion-Litio (Li Ion). Son los utilizados por los teléfonos móviles, ordenadores portátiles o cámaras de vídeo. Ofrecen una gran capacidad en relación a su tamaño y peso. Son muy caros y se suelen cargar sin sacar del aparato al que alimentan.

Plomo-ácido. Normalmente utilizadas en automóviles, sus elementos constitutivos son pilas individualmente formadas por un ánodo de plomo, un cátodo de óxido de plomo y ácido sulfúrico como medio electrolítico. 

¿Qué es el efecto memoria?

Se produce en las baterías NiCd, y ocurre al recargar un acumulador que no se ha agotado suficientemente. Si un acumulador que se ha gastado hasta el 20% de su capacidad se recarga, su capacidad se reducirá a un 80% del valor inicial. Esto se debe a que los cristales de níquel y cadmio se acumulan y crecen, lo que termina por romper el separador aislante y producir altos niveles de autodescarga (la descarga que se produce automáticamente aunque no se usen). Es recomendable el uso de cargadores con función de descarga de los acumuladores antes de recargarlos. 

Los acumuladores de NiMH y LiIon no tienen cristales por lo que no se produce el efecto memoria, así que podemos recargarlos en cualquier momento sin que pierdan eficacia. Es el caso de las baterías de los ordenadores portátiles y teléfonos móviles.