Ensayo-Electroquímica. Las baterías

Una batería esta constituida por varias celdas electroquímicas, con la finalidad de generar energía eléctrica. La batería cuenta con cuatro partes fundamentales para su funcionamiento: el ánodo, cátodo, el separador y el electrolito. En el ánodo sucede una reacción de oxidación durante el proceso de carga, y por el contrario en el cátodo sucede una reacción de reducción durante la descarga.

Las baterías se clasifican en dos tipos: las primarias, también conocidas como pilas secas, se caracterizan por no recibir carga, su proceso interno es irreversible, por ejemplo, baterías de magnesio o litio; y las secundarias, de las cuales su funcionamiento se basa en una reacción reversible, es decir, que al descargarse puede volver a su carga original mediante un proceso de recarga, como lo son las baterías de ion-litio.

La batería de ión-litio presenta un diseño que consiste en el empleo de electrodos constituidos por materiales capaces de intercalar y desintercalar iones litio. El motivo por el cual se han convertido en los sistemas de más amplio y eficaz uso se debe al comportamiento de reversibilidad que se presenta durante los procesos de carga y descarga. (Neira, 2018).

Las baterías de ion-litio están compuestas por electrodos, algunos de estos son: los conductores, los cuales son materiales capaces de transportar carga y energía eléctrica; los materiales anódicos, donde se utilizan diferentes elementos para aplicar en el electrodo negativo y se dividen en carbonáceos y no carbonáceos; el electrolito, se encuentra entre el ánodo y el cátodo, y tiene como función servir de puente para que los iones de Li+ se puedan transportar del ánodo al cátodo; y por último, se encuentran los materiales catódicos, los mas utilizados son los óxidos de metales de transición que pueden presentar estructuras laminares o espinelas, como por ejemplo, óxido de cobalto de litio (LiCoO2).

El óxido de cobalto de litio , también conocido como cobaltato de litio  o cobaltita de litio ,  es un compuesto químico con fórmula LiCoO2. Los átomos de cobalto están en el estado de oxidación +3. El óxido de cobalto de litio es un sólido cristalino azul oscuro o gris azulado y se usa comúnmente como material catódico de las baterías de iones de litio. La utilidad del óxido de cobalto y litio como electrodo de intercalación fue descubierta en 1980 por un grupo de investigación de la Universidad de Oxford dirigido por John B. Goodenough y Koichi Mizushima de la Universidad de Tokio. (K. Mizushima, P. C. Jones, P. J. Wiseman, J. B. Goodenough, 1980).

Las baterías de ion-litio presentan características superiores a las otras baterías recargables, es por esta razón que su uso ha incrementado de forma considerable en los últimos años. Por lo que tienen varias aplicaciones.

El uso de este tipo de baterías ha sido significativo en el mercado de dispositivos electrónicos, específicamente en celulares, tablets y computadoras portátiles. Actualmente se tiene que el 31% de la población mundial utiliza teléfonos inteligentes, por lo que representa un mercado de relevancia para las baterías de iones de litio. Durante muchos años el Mercado principal de las baterías de iones de litio han sido los dispositivos electrónicos, pero esta situación se encuentra en proceso de cambio al utilizarse cada vez más las baterías de iones de litio en dispositivos para el cuidado de la salud, vehículos eléctricos.

...