Analisis de rendimiento

 

Rendimiento de las distintas tecnologías de pilas no recargables

Las primeras baterías fueron utilizadas principalmente con fines experimentales. Las tensiones fluctuaban bajo carga y eso las hizo poco prácticas para la mayoría de aplicaciones. En 1836, John F. Daniell, un químico Inglés, desarrolló una batería mejor que ofrecia un suministro de corriente más estable y era adecuado para suministrar energía a las redes telegráficas, ya que las redes de distribución eléctrica no existían en ese momento. Estas primeras baterías no eran recargables (primarias) y no fue hasta 1859 cuando el físico francés Gaston Planté inventó la primera batería recargable basado en la química de plomo-ácido.

La pila de Carbono-zinc, también conocida como la batería Leclanché, fue una de las primeras baterías comerciales. La célula Leclanché de principios de 1876 tenía electrolito líquido, y la pila seca se desarrolló en 1886. Los primeros consumidores pilas de carbono-zinc para las linternas aparecieron en 1898, un hecho a partir del que se formó la empresa de baterías Eveready. La de Carbono-zinc es la batería más barata y por lo general viene con los dispositivos electrónicos cuando incluyen las baterías. Estas baterías de uso general se utilizan para aplicaciones de alimentación de baja potencia, tales como mandos a distancia, linternas, juguetes y relojes de pared.

Una de las baterías primarias más comunes para los consumidores es la alcalina-manganeso o alcalinas, para abreviar. Lewis Urry inventó la alcalina en 1949 mientras trabajaba en el Laboratorio de Eveready Battery Company, en Parma, Ohio. La pila Alcalina proporciona más energía en corrientes de descarga más altas que de la de carbono-zinc y no se derrama el electrolito cuando se agota, aunque no es completamente a prueba de fugas. Un alcalina de en la descarga de alta corriente genera gases de hidróxido. La acumulación de presión puede romper el sellado y causar corrosión en el dispositivo que alimenta, en forma de cristales alcalinos que se diseminan por el interior del aparato. Todas las baterías primarias producen gas en la descarga. Los dispositivos portátiles con estas baterías no deben ser estancos para permitir la salida de estos gases.

La tecnología de Litio-Disulfuro de hierro (Li-FeS2) es la última incorporación a la familia de la las baterías primarias (pilas no recargables) y ofrece un rendimiento mejorado. Las baterías de litio entregan normalmente más de 3 voltios, pero las de Li-FeS2 producen 1,5 voltios, lo que las hace una alternativa para las alcalinas y de carbono-zinc en los formatos AA y AAA. Tiene una mayor capacidad y una resistencia interna menor que la alcalina. Esto permite alimentar dispositivos con cargas moderadas y grandes, y es ideal para las cámaras digitales. Otras ventajas son su alto rendimiento a baja temperatura, más resistencia a las fugas  y baja auto-descarga, lo que permite 15 años de almacenamiento a temperatura ambiente. Bajo peso y mínima toxicidad son ventajas adicionales.

Las desventajas de la batería de Li-FeS2 son un mayor coste y problemas en el transporte, debido al contenido de litio metálico del ánodo. Esto hace que esté restringido su transporte aéreo. En 2004, el El Departamento de Transporte de EE.UU. y la Administración Federal de Aviación (FAA) prohibió los envíos de grandes cantidades de baterías primarias de litio en los vuelos de pasajeros, pero los pasajeros todavía pueden llevar pilas a bordo o en el equipaje facturado. Cada pila de tamaño AA con tecnología Li-FeS2 contiene 0.98 gramos de litio, la limitación de transporte de litio es de 2 gramos (8 gramos de recargables de ion-litio). Esto restringe a cada pasajero a llevar consigo solo dos pilas, sin embargo, se hacen excepciones y se pueden llevar como muestras hasta 12 baterías. Lea más acerca de Cómo Transportar baterías.

La pila con tecnología Li-FeS2 incluye dispositivos de seguridad tales como un interruptor térmico rearmable PTC que limita la corriente a alta temperatura. La célula de Li-FeS2 no puede recargarse como es posible con la tecnología NiMH en los formatos AA y AAA. Intentar la Recarga, instalar una pila con la polaridad invertida o la mezcla con pilas usadas o de otro tipo de baterías podría causar una fuga o explosión. Lea más acerca del manejo seguro de las baterías.

 

caractisticas de corriente alcalinas AA

caracteristica de corriente pila Litio AA

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Las figuras 1 y 2 comparan la tensión de descarga y la resistencia interna de las pilas alcalina y Li-FeS2 a una carga por impulsos de 50mA. Es interesante destacar  la curva de tensión plana y la baja resistencia interna del litio; la alcalina muestra una caída de tensión gradual y un incremento sostenido en la resistencia interna con el uso. Esto acorta el tiempo de vida, sobre todo con una carga elevada. 

El AA y AAA son los formatos de pila más comunes. Conocido como pilas pequeñas para las linternas de bolsillo, el AA se comenzó a comercializar en 1915 y fue utilizado como una herramienta de espionaje durante la Primera Guerra Mundial, el Instituto Americano de Normas Nacionales estandarizó el formato en 1947. La AAA fue desarrollada en 1954 para reducir el tamaño de las cámaras Polaroid y Kodak y reducir otros dispositivos portátiles. En la década de 1990, algunos fabricantes de pilas 9V diseñaron la AAAA para los punteros láser, penlights LED, lápices ópticos y amplificadores de auriculares. Lea más acerca de Una mirada al Antiguo y Nuevo Packaging de las  baterías. La Tabla 3 compara carbono zinc, alcalinas, de litio, NiCd, NiMH y níquel-zinc y los tamaños de pila AA y AAA.

Carbon-zinc

Alcalina

Litio
(Li-FeS2)

NiCd

NiMH

Capacidad *  AA
                     AAA

400-1,700
~300

1,800-2,800
800-1,200

2,500-3,400
1,200

600-1,000
300-500

800-2,700
600-1,250

V Nominal

1.50

1.50

1.50

1.20

1.20

Auto descarga

Muy baja

Baja

Media

Muy alta

Muy alta

Recargable

No

No

No

Yes

Yes

Almacenaje

1-2 años

7 años

10-15 años

3-5 años

3-5 años

Derrames

Pobre

Buena

Excelente

Buena

Buena

PVP **  AA
              AAA

Poca disponibilidad

0.40-2.80€
1.50-2.80€

3.00-5.00€
4.00-5.00€

Poca disponibilidad

4.00-5.00€
4.00-5.00€

 

La figura 4 muestra el número de fotos que una cámara digital puede disparar con impulsos de descarga de 1,3 vatios en alcalina, NiMH y litio Li-FeS2 en un paquete AA. (Colocando dos pilas en serie para obtener 3V, 1.3W consumen 433mA.) Aunque las tres tecnologías químicas de la batería a prueba tienen capacidades similares, los resultados en la cuenta de pulsos varían en gran medida. El claro ganador es la tecnología Li-FeS2 con 690 pulsos y la segunda es la NiMH con 520 pulsos y la tercera a una buena distancia es la alcalina estándar que produce sólo 85 pulsos. El número de disparos viene determinado por la resistencia interna más que por la capacidad de la pila. Lea más acerca de cómo medir la Duración de la batería.

La capacidad nominal como un indicador de rendimiento de una batería es solo cierto a bajas corrientes de descarga; en cargas más elevadas la potencia comienza a jugar un papel importante. La relación entre la capacidad y la facilidad para suministrar corriente se puede ilustrar mejor con un gráfico de Ragone. Leer más sobre Cálculo de la vida útil de una batería. En nombre de David V. Ragone, el gráfico Ragone evalúa, en un dispositivo de almacenamiento de energía, la energía y potencia.

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