La batería de iones de litio, también denominada batería Li-Ion, es un dispositivo con dos o tres celdas de energía diseñado para el almacenamiento de energía eléctrica que emplea como electrolito una sal de litio que consigue los iones necesarios para la reacción electroquímica reversible que tiene lugar entre el cátodo y el ánodo.
Las propiedades de las baterías de Li-ion, como la ligereza de sus componentes, su elevada capacidad energética y resistencia a la descarga, junto con el poco efecto memoria que sufren o su capacidad para funcionar con un elevado número de ciclos de regeneración, han permitido diseñar acumuladores ligeros, de pequeño tamaño y variadas formas, con un alto rendimiento, especialmente adaptados a las aplicaciones de la industria electrónica de gran consumo. Desde la primera comercialización de un acumulador basado en la tecnología Li-ion a principios de los años 1990, su uso se ha popularizado en aparatos como teléfonos móviles, tabletas, ordenadores portátiles y altavoces inalámbricos.
Sin embargo, su rápida degradación y sensibilidad a las elevadas temperaturas, que pueden resultar en su destrucción por inflamación o incluso explosión, requieren, en su configuración como producto de consumo, la inclusión de dispositivos adicionales de seguridad, resultando en un coste superior que ha limitado la extensión de su uso a otras aplicaciones.
A principios del siglo XXI, en el contexto de la creciente carestía de combustibles derivados del petróleo, la industria del automóvil anunció el desarrollo, proliferación y comercialización de vehículos con motores eléctricos basados en la tecnología de las baterías de iones de litio, con los que se pueda disminuir la dependencia energética de estas fuentes a la vez que se mantiene baja la emisión de gases contaminantes.
Ventajas
Esta tecnología se ha situado como la más interesante en su clase para usarlas en ordenadores portátiles, teléfonos móviles y otros aparatos eléctricos y electrónicos. Los teléfonos móviles, las tabletas y los equipos portátiles vienen con baterías basadas en esta tecnología, gracias a sus varias ventajas:
- Una elevada densidad de energía: acumulan mucha mayor carga por unidad de peso y volumen.
- Poco peso: a igualdad de carga almacenada, son menos pesadas y ocupan menos volumen que las de tipo Ni-MH y mucho menos que las de Ni-Cd y plomo.
- Gran capacidad de descarga. Algunas baterías de Li-ion —las llamadas «Lipo» Litio-ion Polímero (ion de litio en polímero)— que hay en el mercado, se pueden descargar totalmente en menos de dos minutos.
- Poco espesor: se presentan en placas rectangulares, con menos de 5 mm de espesor. Esto las hace especialmente interesantes para integrarlas en dispositivos portátiles que deben tener poco espesor.
- Alta tensión por célula: cada batería proporciona 3,7 voltios, lo mismo que tres baterías de Ni-MH o Ni-Cd (1,2 V cada una).
- Mínimo efecto memoria.
- Descarga lineal: durante toda la descarga, la tensión varía mucho: si la tensión nominal de una celda de litio es de 3,6V, la tensión máxima se hallará en torno a 4,2V, mientras que la tensión mínima recomendada es 2,5V para evitar la descarga profunda de la batería y la reducción de su vida útil. Esto significa que la variación de la tensión de celda con respecto al estado de carga es constante. Es decir, la pendiente de la recta dV/dC es constante (si se representa gráficamente, la tensión en función de la descarga es una línea recta). Eso facilita el conocer con buena precisión el estado de carga de la batería.
- Larga vida en las baterías profesionales para vehículos eléctricos (con el tipo LiFePO)’. Algunos fabricantes muestran datos de más de 3000 ciclos de carga/descarga para una pérdida de capacidad del 20% a C/3.
- Facilidad para saber la carga que almacenan. Basta con medir, en reposo, la tensión de la batería. La energía almacenada es una función de la tensión medida.
- Muy baja tasa de autodescarga: cuando guardamos una batería, ésta se descarga progresivamente aunque no la usemos. En el caso de las baterías de Ni-MH, esta «autodescarga» puede suponer más de un 20% mensual, salvo en las Ni-MH con tecnología LSD (Low Self Discharge, baja autodescarga) que pueden mantener un 80% de carga después de un año. En el caso de Li-ion es de menos un 6% mensual. Muchas de ellas, tras seis meses en reposo, pueden retener un 80% de su carga.
APLICACIONES DE LAS BATERÍAS DE ION DE LITIO
Las ventajas de las baterías de ion de litio y su coste decreciente han hecho que su uso prolifere en multitud de ámbitos:
– Sistemas de energía de emergencia
En instalaciones críticas, como granjas de servidores, las baterías de un SAI (Sistema de Alimentación Ininterrumpida) lo protegen de la pérdida o de la inestabilidad del suministro de electricidad.
– Almacenamiento de energía solar
La energía solar es intermitente y estas baterías son las que mejor se adaptan a los paneles solares por su forma de carga y su rapidez, especialmente en el autoconsumo.
– Electrónica de consumo y dispositivos móviles
Los dispositivos móviles se han convertido en la aplicación principal de estas baterías, permitiendo una miniaturización cada vez mayor.
– Asistencia a la discapacidad
Este tipo de baterías están presentes en sillas de ruedas eléctricas, salvaescaleras o prótesis motorizadas, facilitando la vida de las personas con restricciones de movilidad.