Tipos de baterías en móviles: ventajas e inconvenientes

Nuestros dispositivos móviles piden a gritos mejores baterías. Que nos proporcionen más autonomía y que tengan una vida útil mayor que las actuales. Aunque hasta el momento las baterías de litio parecen no haber tenido rival, existen nuevos compuestos que resuelven algunos de sus inconvenientes.

Todos hemos sufrido las inclemencias provocadas por la pila de nuestro dispositivo móvil. Desde una bajada considerable del rendimiento hasta apagones causados por las condiciones climáticas. Y como no queremos tomar partido por ningún compuesto en concreto, hoy repasamos los tipos de baterías con las ventajas y desventajas de cada una de ellos.

Baterías de iones de litio o Li-Ion

Las baterías Li-ion se han convertido en la tecnología más usada en la actualidad. Este tipo de batería apareció para solucionar los problemas de sus antecesoras: las baterías de Niquel-Metal Hidruro y las de Níquel-Cadmio. Ambas tenían ciclos de carga limitados y muy inferiores a las de litio. Las baterías primigenias no podían hacerse cargo del rendimiento exigente de los teléfonos que empezaban a aparecer, sobre todo porque la vida útil era demasiado efímera.

Si ya nos cuesta superar un día completo con nuestros terminales si los usamos en exceso, imaginaos si siguiéramos con el Cadmio y su escasa autonomía. Esa poca potencia dio paso a las baterías que usamos en la actualidad y que incorporan ordenadores, teléfonos móviles o tabletas: las baterías de iones de litio o Li-ion.

Ventajas del Li-Ion

La principal ventaja que ha supuesto pasar del cadmio, el níquel o el plomo, al litio, es que hemos conseguido almacenar más energía en menos espacio. Además, se evitan usar materiales tan contaminantes como el cadmio, y eso no viene de más recordarlo.

Aunque seguimos buscando terminales con la mayor autonomía pero con el menor tamaño posible, la realidad es que la evolución supuso un cambio considerable. Tanto es así que las baterías de litio son las más usadas en nuestros dispositivos.

Destacar también que el peso de nuestras pilas es ínfimo comparado con los materiales usados hace años. Además, este tipo de baterías dispone de un voltaje de celda superior a las antiguas, por lo que podemos cargar rápidamente nuestros dispositivos. No necesitan mucha corriente para almacenar el total de su energía.

Las baterías Ni-Cd tenían la conocida «memoria de carga» que provocaba que si cargábamos nuestro terminal sin que estuviera completamente descargado, la pila perdía capacidad. Con las baterías de litio este fenómeno desaparece, por lo que podemos cargar nuestro móvil tenga o no tenga batería sin problema.

Tal y como nos cuenta la compañía Apple desde su web, las baterías de iones de litio de sus productos se cargan rápidamente hasta el 80% de su capacidad, y una vez llegan a ese punto la carga pasa a ser más lenta. Es otra de las ventajas que permite esta tecnología, los fabricantes pueden usar métodos que mejoren su vida útil.

En resumen:

• Mayor almacenamiento de energía en un tamaño reducido.
• Más ligeras.
• Velocidad de carga superior.
• Disminuyen los efectos nocivos en la salud humana que generaba el Cadmio.

Inconvenientes del Li-Ion

Las desventajas principales de las baterías de litio las conocemos todos los usuarios porque las hemos sufrido. Exponer a nuestros terminales a una sobrecarga de trabajo puede conllevar una subida de la temperatura del terminal.

También son más peligrosas. El disolvente orgánico presente en sus celdas supone que estas baterías sean altamente inflamables. Esa inestabilidad provoca que cada pila en el interior de un dispositivo disponga de un controlador BMS (Battery Management System). Gracias a esta tecnología existe un monitoreo en cada celda con el que, a la vez que se maximiza la autonomía de la pila, se vigilan las sobrecargas excesivas.

El BMS también es lo que permite que sepamos cuándo debemos enchufar nuestro smartphone a la corriente porque estamos a punto de agotar su autonomía. De ahí la importancia de ceñirnos a la tensión especificada para no cargar un aparato electrónico con una tensión superior.

La importancia de controlar el calor que desprenden las baterías de litio es tal que, de no hacerlo, pueden llegar a suceder cosas tan sonadas como el caso del Galaxy Note 7. El contenido energético de estas pilas es muy elevado, por lo que gestionarlo de manera correcta es esencial para no sufrir problemas futuros.

Otro de los inconvenientes es que los ciclos de carga, aunque son superiores a los del níquel, siguen siendo limitados. Una vez se completen esos ciclos, es decir, que nuestro dispositivo pase del 100% al 0% de batería, las baterías irán perdiendo capacidad poco a poco. Y esto no hay que tomárselo al pie de la letra, porque intervendrán otras condiciones a las que sometamos nuestro equipo (ligado sobre todo a temperaturas muy altas o muy bajas).

En resumen:

• Temperaturas altas en nuestros equipos.
• Son inflamables.
• Ciclos de carga limitados.

Baterías de polímeros de litio o LiPO

Como ya os contábamos, el litio es el elemento protagonista en las baterías actuales. Sin embargo, y aunque el litio sigue siendo el rey, existen otro tipo de baterías que usan polímeros de litio, no iones. Las prestaciones que supone usar esta sustancia química son similares a las anteriores, aunque destacan otras ventajas e inconvenientes.

Ventajas del LiPo

Aunque ambas son de Litio, el polímero consigue aumentar los ciclos de carga del dispositivo que use este tipo de pila. Además, consiguen reducir aún más el tamaño y la ligereza respecto a las Li-Ion. Son las consideradas de la nueva generación de aparatos electrónicos.

La batería de polímeros de litio permite lograr construcciones más maleables y pilas más pequeñas

Los fabricantes también tienden a usar las LiPo porque son más flexibles y esto permite introducirlas en diseños menos clásicos o preestablecidos. Esto es gracias a que este tipo de baterías cuentan con un gel de electrolito, sustituyendo al líquido presente en las Li-Ion. El electrolito es el material que transporta la carga entre el cátodo (electrodo positivo), y el ánodo (electrodo negativo).

El gel no solo permite un descenso en la rigidez, también un menor tamaño. Usar un elemento semisólido y no fluido autoriza a las compañías a mutar la pila, su forma y tamaño, pudiéndola encajar en aparatos más pequeños.

Y algo importante es que no existe peligro de derrame como en las baterías de iones de litio, y se mejora la conductividad considerablemente por no usar un elemento poroso.

Al igual que las anteriores, tampoco conocen el efecto «memoria de carga», por lo que cargar y descargarlas no será un problema, ni tendremos que tener en cuenta qué nivel de batería tiene nuestro dispositivo. De hecho, que su vida útil sea mayor que el anterior modelo permite que, al no haber uso, la batería no se descargue por sí sola.

En resumen:

• Acumulan más energía que las baterías de iones de litio.
• El gel de electrolito permite hacerlas más ligeras y planas.
• No se descarga si no hay uso.
• Mayor rendimiento.

Inconvenientes del LiPo

La desventaja del polímero sigue siendo la imperfección insalvable para nuestras baterías: perderán su funcionalidad a medida que las vayamos cargando,. Como decíamos, siguen teniendo vida útil y se resisten a la vida perpetua.

De nuevo, las LiPo siguen siendo sensibles a la temperatura. Las condiciones a las que expongamos un equipo revertirán directamente en la salud de la pila. Exponerlas a mucho frío o mucho calor, tendrá consecuencias.

Aunque las características y prestaciones entre las baterías de litio son similares, las baterías de polímero requieren de un circuito de seguridad que mantenga los niveles del voltaje. De nuevo, para controlar posibles problemas de sobrecarga. De hecho, solamente se pueden cargar con cargadores específicos. De ahí que puedan ser más delicadas que las anteriores. Este tipo de pilas no se deben cargar por debajo de 3.20v o por encima de 4.22.v. La descompensación en la carga podría aumentar el riesgo de inflamación.

En resumen:

• Circuitos de seguridad para evitar sobrecargas.
• Vida útil limitada.
• El precio de fabricación es más elevado.
• Más delicadas.

Baterías en estado sólido

Cambiamos de estado y pasamos del líquido o semisólido al extremo opuesto en las baterías en estado sólido. Una evolución que, pese a estar en desarrollo por compañías como LG y Samsung, por el momento sigue sin ver la luz.

La principal ventaja de este tipo de baterías es que se eliminaría el factor riesgo de las baterías de litio actuales. Aunque trabajan de manera similar, la importancia recae en que el electrolito sólido es un compuesto basado en el cristal, no en el disolvente. Las baterías de litio actuales se rellenan con esa sustancia, de ahí que exista cierto peligro.

Ventajas:

• Más seguras.
• Mayor densidad energética, su capacidad podría aumentar respecto a las de litio convencionales.
• Estabilidad térmica.
• Más baratas. No requieren de sistema de enfriamiento o de contención de líquidos.
• Aumentan las ciclos de carga.

Batería de líquido iónico

Las baterías de litio presentan el problema derivado del voltaje. Al no poder someterlas a una tensión elevada, la carga está restringida para no tener problemas de sobrecarga. Este problema se solucionaría con el líquido iónico.

Usar este compuesto como sustituto de las anteriores baterías supondría eliminar el problema de la volatilidad. Pueden someterse a grandes voltajes porque, entre sus propiedades, está la estabilidad térmica. En caso de usar este tipo de baterías en un futuro las condiciones a las que expusiéramos un terminal no tendrían consecuencia alguna, sin importar si la temperatura es excesivamente alta o baja.

Ventajas:

• Mejoran la conductividad.
• Estabilidad térmica.
• No son inflamables.
• Compatibles con las baterías de litio actuales.

Batería de polímero de grafeno

Hace poco te contábamos que Samsung estudiaba implementar una batería de grafeno en el Galaxy Note 10. Este material se ajustaría a las necesidades actuales, y es que demandamos una autonomía más potente para nuestros terminales. Nuestros equipos son capaces de hacer auténticas barbaridades y la batería en su interior debería estar a la altura. Muchas son las compañías interesadas en explotar este material que promete cosas muy interesantes.

Aunque este tipo de baterías siguen en desarrollo, es probable que en un futuro estén implementadas en nuestros dispositivos móviles. ¿Por qué? Son más potentes, con una vida útil mayor que las Li-Ion o las LiPo, más ligeras e incluso más estables a las condiciones térmicas. Lograríamos cargar un dispositivo hasta cinco veces más rápido y tendrían un 45% más de capacidad, por lo que tendríamos pilas más duraderas.

(UCL)

De usar el grafeno como material principal se abrirían más posibilidades para la carga rápida. El grafeno es un elemento muy resistente, por lo que el voltaje o los problemas de conductividad serían menores. El impacto que sufrirían las celdas descendería, por lo que se degradarían más lentamente.

Ventajas:

• Aumento de la autonomía.
• Más sostenibles y con un costo menor que las baterías de litio.
• Más resistentes.
• Aumento de la velocidad de carga.
• Menos inflamables.

El problema de la batería de polímero de grafeno, de líquido iónico o de estado sólido es que se desconocen por ahora las desventajas. Sin embargo, todas ellas se ajustan con mayor precisión a los niveles de exigencia de los usuarios. En un futuro quién sabe qué material o sustancia logrará satisfacer nuestras necesidades.