¿Qué le ocurre a una baterÃas de litio antes de explotar? Es más, ¿por qué lo hacen? Las baterÃas preferidas del mercado está lejos de ser perfectas. Pero cada vez las entendemos mejor.
Es bastante probable que el aparato con el que estás leyendo este artÃculo tenga una baterÃa de litio. En tal caso, deberÃas saber que tienes entre las manos un material que podrÃa dejarte sin un dedo. O algo peor. Pero ¡tranquilos! Los ingenieros ya se han encargado de que esto no pase. Al menos normalmente. Las baterÃas de litio están presentes en la gran mayorÃa de dispositivos portátiles del mundo. Su utilidad, asà como sus caracterÃsticas han hecho de estas baterÃas las grandes favoritas del mercado. Pero también tienen sus inconvenientes. Por suerte, cada vez entendemos mejor qué les ocurre a las baterÃas cuando todo va mal. Pero para poder estudiarlo correctamente, primero hay que hacerlas explotar.
¿Qué les ocurre a las baterÃas de litio cuando explotan?
Los materiales con los que están hechos las baterÃas de litio no son especialmente delicados en el sentido clásico. Sà que son inflamables, pero no hasta el punto de tener que llevar un cuidado especial. Al menos a temperatura ambiente. Sin embargo, esto cambia radicalmente con la temperatura y el sobrevoltaje. Cuando una baterÃas de litio se sobrecalienta, el complejo sistema quÃmico que lleva en su interior comienza a formar burbujas de oxÃgeno, dióxido de carbono y otros gases. El interior de una baterÃa contiene electrodos enrollados sobre sà mismos, para aprovechar al máximo el espacio. Es en estos electrodos donde se producen las reacciones quÃmicas que permiten el transporte de electrones.
A altas temperaturas se producen gases que ocupan más y más espacio, aumentando la presión
Y también es donde se producen las reacciones a ciertas temperaturas que provocan la aparición de gases. Los gases ocupan un espacio cada vez mayor, aumentando la presión de la baterÃa hasta el punto en el que no aguanta más. Entonces, se agrieta y el gas comienza a salir, muy, muy caliente, con el resto de componentes arrastrados. A estas temperaturas, dichos componentes, protegidos en el interior de la baterÃa, arden. Además, al no tener la constricción espacial de las celdas, todo el interior se expande violentamente, lo que puede resultar en la explosión de la baterÃa.
Diferencia en los daños tras el sobrecalentamiento de unas baterias de litio. Rayos X. Fuente: Canadian Light Soruce.
Un reciente estudio realizado por el Instituto "Canadian Light Source" ha analizado las baterÃas de litio sobrecargadas mediante tomografÃa de rayos x, lo que permite mirarlas por dentro con todo lujo de detalles. Los resultados muestran cómo en el electrodo enrollado comienzan a aparecer abolladuras provocadas por el gas, que va aumentando la presión a medida que se expande, tanto por el calor como por la cantidad creciente. Un detalle importante, señalan los autores, es que la mayorÃa de las deformaciones ocurren en las partes más intactas, aunque son mucho más intensas en las partes que ya estaban dañadas, lo que muestra un deterioro muy rápido de la baterÃa.
Lo que necesitas saber sobre las baterÃas de litio
Todas las baterÃas funcionan de una manera muy, muy similar. Existen dos puntos llamados electrodos que tienen carga positiva y negativa, respectivamente. Estos electrodos están en contacto con una sustancia cuya reacción quÃmica permite que los electrones viajen de un electrodo a otro a través de una conexión. Esta reacción quÃmica se produce cuando cerramos el circuito con ese "cable", que en nuestro caso podrÃa ser un dispositivo. Los electrones producen una corriente eléctrica, que es la energÃa que alimenta las funciones del dispositivo. En el caso de las baterÃas recargables, cuando aplicamos una corriente proveniente de fuera, cómo cuando conectamos el cargador, se produce la reacción quÃmica inversa en la sustancia de antes, de manera que almacenamos la energÃa o, en otras palabras, cargamos la baterÃa.
En el caso de las baterÃas de litio esta sustancia, como su nombre indica, contiene iones de litio, los cuales reaccionan normalmente con nanoelectrodos de fluoruro de hierro. Al inducir una corriente, el litio reacciona con el flúor convirtiéndose en fluoruro de litio y dejando al hierro (metálico) en una capa externa. Esta increÃble reacción fue grabada a escala nanométrica por un laboratorio con la intención de entender mejor cómo ocurre. Las partÃculas de hierro comienzan recubriendo todo el electrodo tras lo cual la reacción comienza a pasar "hacia el interior" del mismo. Esto produce dos tiempos de carga distintos: uno rápido, que suele suponer entre un 20 y un 35% de la baterÃa, y uno más lento, que alcanza el total de la carga máxima.
En las baterÃas de litio no hace falta hacer una primera carga para maximizar su duración ni esperar a que se descarguen completamente
En el caso de las baterÃas de litio, existe un menor efecto memoria que con otras similares (como las viejas de nÃquel cadmio), lo que le da más versatilidad a la hora de usarlas y permite trabajar con ellas sin tener tanto en cuenta la primera carga o cuándo cargamos el dispositivo. Efectivamente, en las baterÃas de litio no hace falta hacer una primera carga para maximizar su duración. Tampoco hay que esperar a que esté del todo descargada ni dejarla completamente cargada. De hecho, la duración de las baterÃas de litio actuales se maximiza al mantener sus cargas al 60% aproximadamente, lo que permite trabajar con ellas sin tener que preocuparnos demasiado. Por otro lado, las baterÃas de litio, debido a su duración a largo plazo, ya comienzan a considerarse como consumibles ya que por las reacciones quÃmicas que sufren y los procesos de histéresis quÃmica, no suelen durar más allá de los dos o tres años.
