Batería eléctrica
Una batería es una fuente de energía eléctrica que consta de una o más celdas electroquímicas con conexiones externas [1] para alimentar dispositivos eléctricos como linternas , teléfonos móviles y automóviles eléctricos . Cuando una batería está suministrando energía eléctrica , su terminal positivo es el cátodo y su terminal negativo es el ánodo . [2] El terminal marcado como negativo es la fuente de electrones que fluirán a través de un circuito eléctrico externo al terminal positivo. Cuando una batería está conectada a una carga eléctrica externa, un redoxLa reacción convierte los reactivos de alta energía en productos de menor energía, y la diferencia de energía libre se envía al circuito externo como energía eléctrica. [3] Históricamente, el término "batería" se refería específicamente a un dispositivo compuesto por múltiples celdas, sin embargo, el uso ha evolucionado para incluir dispositivos compuestos por una sola celda. [4]
Las baterías primarias (de un solo uso o " desechables ") se usan una vez y se desechan, ya que los materiales de los electrodos se cambian irreversiblemente durante la descarga; un ejemplo común es la batería alcalina utilizada para linternas y una multitud de dispositivos electrónicos portátiles. Las baterías secundarias (recargables) se pueden descargar y recargar varias veces utilizando una corriente eléctrica aplicada; la composición original de los electrodos se puede restaurar mediante corriente inversa. Los ejemplos incluyen las baterías de plomo-ácido utilizadas en vehículos y las baterías de iones de litio utilizadas para dispositivos electrónicos portátiles como computadoras portátiles y teléfonos móviles.
Las baterías vienen en muchas formas y tamaños, desde celdas en miniatura que se usan para alimentar audífonos y relojes de pulsera hasta celdas pequeñas y delgadas que se usan en teléfonos inteligentes , hasta baterías grandes de plomo-ácido o baterías de iones de litio en vehículos, y en el extremo más grande, enormes bancos de baterías. tamaño de las habitaciones que proporcionan energía de reserva o de emergencia para centrales telefónicas y centros de datos informáticos .
Las baterías tienen una energía específica mucho menor (energía por unidad de masa) que los combustibles comunes como la gasolina. En los automóviles, esto se compensa de alguna manera con la mayor eficiencia de los motores eléctricos en la conversión de energía eléctrica en trabajo mecánico, en comparación con los motores de combustión.
El físico italiano Alessandro Volta construyó y describió la primera batería electroquímica, la pila voltaica , en 1800. [5] Se trataba de una pila de placas de cobre y zinc, separadas por discos de papel empapados en salmuera, que podían producir una corriente constante durante una longitud considerable. de tiempo. Volta no entendió que el voltaje se debía a reacciones químicas. Pensó que sus células eran una fuente inagotable de energía, [6] y que los efectos de corrosión asociados en los electrodos eran una mera molestia, más que una consecuencia inevitable de su funcionamiento, como lo demostró Michael Faraday en 1834. [7]
Aunque las primeras baterías eran de gran valor para fines experimentales, en la práctica sus voltajes fluctuaban y no podían proporcionar una gran corriente durante un período sostenido. La celda Daniell , inventada en 1836 por el químico británico John Frederic Daniell , fue la primera fuente práctica de electricidad , convirtiéndose en un estándar de la industria y teniendo una adopción generalizada como fuente de energía para redes de telégrafos eléctricos . [8] Consistía en una olla de cobre llena de una solución de sulfato de cobre , en la que se sumergía un recipiente de barro sin esmaltar lleno de ácido sulfúrico y un electrodo de zinc. [9]
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1. tapa de latón, 2. sello de plástico, 3. espacio de expansión, 4. cartón poroso, 5. lata de zinc, 6. varilla de carbón, 7. mezcla química