Qué batería elegir

A la hora de elegir una batería, se deberán tener en cuenta los siguientes criterios:

• La capacidad de la batería, en miliamperios-hora (mAh) —la ecuación de cálculo se facilita más adelante—.
• El voltaje, que viene determinado por los materiales utilizados para los electrodos y puede oscilar entre 3,2 y 4 V en las baterías de litio y entre 1,2 y 2 V en otras.
• La temperatura de funcionamiento.
• El tamaño y la forma de la batería.
• El tipo de uso.
• El precio.

Todas las baterías presentan dos características comunes:

• Su tensión, expresada en voltios (V): las baterías recargables suelen ser de 12 V. Para tensiones superiores a 12 V, de 24 V o 48 V, se utilizan unidades separadas de 2 V, destinadas a un montaje en serie, con una vida útil de unos 10 años.
• Su capacidad, expresada en amperios-hora (Ah): para aumentarla, deberán conectarse varias baterías en paralelo.

Al multiplicar la tensión por la capacidad, se obtiene la cantidad de electricidad almacenada en kilovatios-hora (kWh).Ejemplo: una batería de 12 V – 100 Ah contiene teóricamente 12 x 100 = 1.200 Wh = 1,2 kWh.

En función de dichas características, habrá que optar por una u otra tecnología, también llamada tipo de batería o composición química: plomo-ácido, níquel o litio. No hay una tecnología mejor que otra. Cada batería tiene sus ventajas e inconvenientes y serán los operadores que deban recurrir a las baterías quienes elijan la que mejor se adapta a sus necesidades.

Las baterías tendrán una vida útil y un número de ciclos determinados dependiendo del clima —temperatura ambiente— y del tipo de uso —profundidad de descarga—. Para aumentar la vida útil y optimizar el funcionamiento de las baterías, es aconsejable seguir al pie de la letra los consejos de almacenamiento y uso.

Para elegir la batería más idónea para cada aplicación, se deberá calcular el consumo previsible durante un día y dividir este índice —en vatios por día— por la tensión continua —en voltios—. No se recomienda descargar algunos tipos de baterías a menos del 50 %, especialmente las de plomo. Para obtener la potencia mínima necesaria, habrá que aplicar un coeficiente de 0,5 al resultado —en amperios/día—. Trabajar en 24 V permite reducir a la mitad la potencia requerida respecto de una utilización en 12 V, o incluso por cuatro en los casos de 48 V. Cuando varios dispositivos funcionen al mismo tiempo, será conveniente disponer de mayor potencia.

Una batería de litio es un acumulador electroquímico cuyo elemento químico el litio. Cualquier material que contenga litio puede servir como base para una batería de iones de litio. Por tanto, es muy complicado establecer normas generales aplicables a estos acumuladores, ya que los dispositivos de pequeñas dimensiones —cámaras, teléfonos móviles, etc.— y de grandes dimensiones —vehículos híbridos, eléctricos, aeronáuticos, etc.— no tienen las mismas exigencias en términos de vida útil, coste o potencia.

Existen diferentes tipos de baterías de litio:

• Iones de litio —Li-Ion—: baterías muy estables con una densidad de energía muy elevada —la más alta del mercado—.
• Polímero de litio —LiPo—: esta tecnología de litio utiliza un electrolito de polímero en lugar de un electrolito líquido. Conforman este electrolito polímeros semisólidos de alta conductividad. Se trata de una tecnología seca muy prometedora.
• Litio-ferrofosfato —LiFePO4—: la densidad de energía de estas baterías es inferior respecto de otras tecnologías, si bien estos acumuladores LiFePO4 ofrecen una excelente vida útil y una seguridad elevada. Estas baterías son ideales para sistemas de alimentación ininterrumpida de emergencia —UPS—.

Ventajas

• Alta densidad de energía, que reduce el peso y el volumen de las baterías.
• Poco mantenimiento.
• Recargables.
• Larga vida útil.
• Muy baja autodescarga.
• Multitud de formas.
• Efecto memoria limitado.

Desventajas

• Precio más elevado que el de otras tecnologías.
• Circuito de protección necesario debido a su peligrosidad.
• Normas de transporte estrictas.
• Desgaste incluso cuando no se utilizan.

Ciclos: aproximadamente 1.300 ciclos al 100 % de descarga.

Aplicaciones —cualquier tecnología de litio—:

• Almacenamiento de energía solar y eólica.
• Almacenamiento de energía eléctrica.
• Aplicaciones autónomas —alumbrado público, parquímetros, cámaras de seguridad, radares pedagógicos, semáforos, etc.—.
• Movilidad —bicicletas eléctricas, vehículos eléctricos, robótica, industria aeronáutica, drones, marina, etc.—.
• Energía portátil —pilas, convertidores, unidades de potencia—.

Existen dos tipos de baterías de plomo:

• Baterías de plomo abiertas con un electrolito de ácido sulfúrico diluido con agua. Son baterías particularmente fiables: su tecnología se conoce desde el siglo XIX y está perfeccionada hoy. Estas baterías tienen la desventaja de verse influenciadas por los cambios de temperatura. Además, requieren un mantenimiento regular —aporte de agua destilada—, ya que su electrolito se evapora con el tiempo.
• Baterías de plomo cerradas con un electrolito de gel. Tienen la ventaja de no necesitar mantenimiento y de ser fáciles de manipular —ausencia de fugas—, además de presentar una estabilidad perfectamente controlada por el fabricante. Por lo general, proporcionan alrededor de 400 ciclos al 80 % de descarga.

Ventajas

• Fiabilidad.
• Vida útil.
• Sin efecto memoria.
• Precio más elevado.
• Baja tasa de autodescarga, del 5 al 10 % al mes.

Desventajas

• Peso elevado.
• Baja autonomía.
• Sensibilidad frente al frío.
• Mantenimiento regular —sólo para baterías abiertas—.
• Baja densidad de energía.

Aplicaciones

• Industria.
• Equipos para vehículos ferroviarios y automóviles —también camiones—, aviones, satélites, etc.

Las baterías de níquel-metal hidruro, conocidas como baterías NiMH —del inglés nickel-metal hydride—, casi han sustituido a las baterías NiCd ,  de níquel-cadmio, porque son menos nocivas para el medio ambiente. De hecho, la presencia de cadmio en los acumuladores de NiCd plantea problemas para el reciclado de las baterías al final de su vida útil. Las baterías de NiMH ofrecen una alta densidad de energía y pueden descargarse completamente sin que su vida útil se vea afectada.

Su desventaja es que disponen de una baja capacidad, lo que las hace más adecuadas para dispositivos portátiles en los que la autonomía de la batería rara vez supera unas pocas horas. Por lo general, proporcionan entre 500 y 700 ciclos con una descarga del 80 %.

Ventajas de las baterías de NiCd

• Muy larga vida útil, hasta 20 años.
• Resistencia a temperaturas extremas —-20 °C a +40 °C—.
• Baja resistencia interna: alta densidad de energía, combinada con una capacidad de carga rápida.
• Peso inferior al de las baterías de plomo.

Desventajas de las baterías de NiCd

• Precio más elevado.
• Contaminación: tanto el níquel como el cadmio son tóxicos. Los procesos de eliminación/reciclaje de baterías son costosos.
• Efecto memoria: la batería debe estar completamente descargada antes de volverla a cargar.
• Autonomía media.

Ventajas de las baterías de NiMH

• Similaridad con las baterías NiCd.
• Efecto memoria menos limitativo.
• Mayor autonomía.

Desventajas de las baterías de NiMH

• Precio más elevado.
• Autodescarga.

Los modelos más comunes son las pilas alcalinas de zinc-dióxido de manganeso —Zn-MnO2— y las pilas alcalinas de litio-dióxido de manganeso —Li-MnO2—. Las pilas alcalinas se utilizan sobre todo para fines domésticos. Se presentan principalmente en formato cilíndrico —LR3, LR6, LR14, LR20— o de botón. Debido a su tamaño y peso, las pilas alcalinas se utilizan ampliamente en dispositivos portátiles de bajo consumo como mandos a distancia, linternas, relojes, juguetes, etc.

Ventajas

• Precio económico.
• Densidad de energía interesante.
• Disponibilidad.

Desventajas

• Las alcalinos no son recargables en la mayoría de los casos.