¿Cómo se configuran las baterías?

La configuración de una batería depende en gran medida de su tipo (por ejemplo, alcalino, iones de litio, ácido de plomo) y su aplicación prevista. Sin embargo, hay algunos principios subyacentes comunes:

Componentes básicos:

Todas las baterías, independientemente del tipo, comparten componentes fundamentales:

* Ánodo (electrodo negativo): Aquí es donde ocurre la oxidación; Se liberan electrones.

* cátodo (electrodo positivo): Aquí es donde ocurre la reducción; Se aceptan electrones.

* Electrolito: Este es un conductor iónico (generalmente un líquido, gel o sólido) que permite que los iones se muevan entre el ánodo y el cátodo, completando el circuito.

* Separador: (A menudo presente) Una membrana porosa que separa físicamente el ánodo y el cátodo, evitando el contacto directo y al mismo tiempo permite el flujo de iones. Esto evita cortocircuitos.

* coleccionistas actuales: Estas son típicamente estructuras metálicas (como cobre o aluminio) que proporcionan una vía para que los electrones fluyan fuera del ánodo y hacia el cátodo en un circuito externo.

Cómo están dispuestos:

La disposición varía significativamente en función del tipo de batería y el voltaje y la capacidad deseados:

* Celular individual: La configuración más simple es una sola celda electroquímica, con un ánodo, un cátodo y un electrolito. Esto proporciona un voltaje específico (por ejemplo, aproximadamente 1,5 V para una célula alcalina).

* Conexión de la serie: Para aumentar el voltaje, se conectan múltiples células en serie. El terminal positivo de una célula está conectado al terminal negativo del siguiente. El voltaje total es la suma de los voltajes de las celdas individuales (por ejemplo, 4 x 1.5V celdas =6V).

* Conexión paralela: Para aumentar la capacidad (cuánto tiempo la batería puede entregar energía), se conectan múltiples celdas en paralelo. Los terminales positivos de todas las células se conectan juntas, y los terminales negativos están conectados juntos. El voltaje sigue siendo el mismo que una sola celda, pero la capacidad total es la suma de las capacidades de células individuales.

* Conexión de la serie-paralelo: Para un mayor voltaje y capacidad, se puede usar una combinación de conexiones en serie y paralelas. Esto es común en paquetes de baterías más grandes, como los de los vehículos eléctricos. Por ejemplo, una batería de 12 V podría estar hecha de celdas de 6 x 2 V conectadas en serie, o podría tener dos paquetes de 6 celdas conectados en paralelo.

Empaque de batería:

Las células o módulos individuales se alojan típicamente en una carcasa protectora. Esta carcasa proporciona protección mecánica, evita la fuga de electrolitos y facilita las conexiones a circuitos externos. El diseño y los materiales de la carcasa varían significativamente según el tamaño de la batería, el tipo y la aplicación.

Ejemplos específicos:

* baterías alcalinas: Estas son típicamente células individuales con un ánodo de zinc y cátodo de dióxido de manganeso.

* baterías de iones de litio: Estos son más complejos, generalmente consisten en múltiples celdas conectadas en serie y/o paralelas, empaquetadas dentro de un paquete de baterías más grande con un sistema de gestión de baterías (BMS) para monitorear el voltaje, la corriente, la temperatura y evitar sobrecarga/descarga.

* baterías de plomo-ácido: Estos a menudo consisten en múltiples células (generalmente seis para una batería de 12 V) conectadas en serie, con placas de plomo sumergidas en electrolito de ácido sulfúrico.

En resumen, la configuración de una batería es una disposición cuidadosamente diseñada de electrodos, electrolitos, separadores y coleccionistas de corriente, a menudo combinados en serie y/o paralelos para lograr el voltaje y la capacidad deseados, todos encerrados en una carcasa protectora. La configuración exacta depende en gran medida de la composición química y la aplicación prevista.