Las baterías de iones de litio son los dispositivos de almacenamiento de energía más potentes que existen actualmente en el mercado. Estas innovadoras baterías destacan porque tienen una alta densidad energética, son duraderas, requieren poco mantenimiento y su capacidad se mantiene constante durante largos periodos de funcionamiento.

Gracias a su estructura y a los materiales que se emplean en su creación, se pueden cargar parcialmente y en cualquier momento.

El funcionamiento de las baterías de litio sigue un principio sencillo: la energía eléctrica es almacenada mediante un proceso químico, este proceso es similar al que presenta las otras químicas

¿Cómo se diseña la batería de ion-litio?

Una batería de Ion litio consta de varias celdas que se van ensamblando juntas en un mismo módulo, estos módulos van conectados en serie para así formar un sistema de baterías. Cada modulo cuenta con sistemas de seguridad tanto mecánicos como electrónicos. Además, el sistema completo de la batería cuenta con un sistema de gestión de batería (BMS), que se encarga de controlar la actividad total de la batería.

El BMS es uno de los componentes electrónicos de la batería de litio, y es el que se encarga de controlar las cargas y descargas, además de que sirve para evitar accidentes durante estas fases de la batería de litio, alargando la vida útil de estas, también evita chispazos, explosiones, incendios, emisiones de gases tóxicos etc.

Una de las grandes ventajas que presenta la batería de ion-litio es el bajo mantenimiento que necesita, algo que las otras químicas no pueden aportar.

La batería no presenta memoria, por lo que no necesita ejercitarse (descarga completa deliberada) para mantenerla en buen estado. La autodescarga es menos de la mitad que la de otros sistemas. Presenta una tensión nominal en la célula de 3,60 V, pudiendo alimentar directamente teléfonos móviles, tablets y cámaras digitales etc., lo que supone una simplificación y una reducción de costes con respecto a los diseños multicelulares. Los inconvenientes son la necesidad de circuitos de protección para evitar el abuso.

Tipos de baterías de iones de litio

Las de iones de litio utilizan un cátodo (electrodo positivo), un ánodo (electrodo negativo) y un electrolito como conductor. El ánodo de una batería en descarga es negativo y el cátodo positivo. El cátodo es de óxido metálico y el ánodo está formado por carbono poroso. Durante la descarga, los

iones fluyen del ánodo al cátodo a través del electrolito y el separador; la carga invierte la dirección y los iones fluyen del cátodo al ánodo. La figura 1 ilustra el proceso.

Figura 1: Flujo de iones en una batería de iones de litio.

Cuando la batería está cargada, todo el litio está en el ánodo de coque. Durante la descarga los iones fluyen a través del electrolito desde el ánodo de coque hacia al cátodo de óxido de cobalto-litio. Los electrones también fluyen desde el ánodo al cátodo, pero lo hacen a través del circuito exterior, alimentando el móvil, el ordenador, el coche…etc

Como los iones de litio en el coque están a un potencial electroquímico más alto que en el óxido de cobalto-litio, caen desde el potencial del ánodo al potencial del cátodo. Esa es la razón por la que la batería aporta energía al aparato al que esté conectado.

Las baterías de ion de litio se presentan en muchas variedades, pero todas tienen algo en común: el lema «ion de litio». Aunque son sorprendentemente similares a primera vista, estas baterías varían en rendimiento y la elección de los materiales activos les confiere personalidades únicas.

Ventajas            

• Acumulan mas energía y ocupan menos espacio
• Alta energía específica y gran capacidad de carga
• Ciclo largo y prolongación de la vida útil; sin mantenimiento
• Alta capacidad, baja resistencia interna, lo que le otorga mayor rendimiento y eficiencia energética
• Algoritmo de carga sencillo y tiempos de carga razonablemente cortos
• Baja autodescarga (menos de la mitad de la de NiCd y NiMH)

Limitaciones    

• Requiere un circuito de protección para evitar el desbordamiento térmico en caso de estrés.
• Se degrada a alta temperatura y cuando se almacena a alto tensión.
• No es posible la carga rápida a temperaturas de congelación (<0°C, <32°F)

Se requieren normas de transporte cuando se envían grandes cantidades.