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Estructura de baterías
Hay dos tipos básicos de baterías: baterías desechables o primarias, en las que las reacciones de los electrodos son efectivamente irreversibles y que no se pueden recargar; y baterías recargables o secundarias, que forman un producto insoluble que se adhiere a los electrodos. Estas baterías se pueden recargar aplicando un potencial eléctrico en la dirección inversa. El proceso de recarga convierte temporalmente una batería recargable de una celda galvánica a una celda electrolítica.
Las baterías son dispositivos ingeniosamente diseñados que se basan en las mismas leyes fundamentales que las celdas galvánicas. La principal diferencia entre las baterías y las celdas galvánicas que hemos descrito anteriormente es que las baterías comerciales usan sólidos o pastas en lugar de soluciones como reactivos para maximizar la salida eléctrica por unidad de masa. El uso de reactivos sólidos o altamente concentrados tiene otro efecto beneficioso: las concentraciones de los reactivos y los productos no cambian mucho a medida que se descarga la batería; en consecuencia, el voltaje de salida permanece notablemente constante durante el proceso de descarga. Este comportamiento contrasta con el de la celda Zn / Cu, cuya producción disminuye logarítmicamente a medida que avanza la reacción (Figura 11.5.1). Cuando una batería consta de más de una celda galvánica, las celdas generalmente están conectadas en serie, es decir, con el terminal positivo (+) de una celda conectado al terminal negativo (-) de la siguiente, y así sucesivamente. El voltaje total de la batería es, por lo tanto, la suma de los voltajes de las celdas individuales.
La principal diferencia entre las baterías y las celdas galvánicas es que las baterías comerciales típicamente usan sólidos o pastas en lugar de soluciones como reactivos para maximizar la salida eléctrica por unidad de masa. Una excepción obvia es la batería de automóvil estándar que usaba química en fase de solución.
La pila seca, con mucho el tipo de batería más común, se utiliza en linternas, dispositivos electrónicos como el Walkman y Game Boy, y muchos otros dispositivos. Aunque la celda seca fue patentada en 1866 por el químico francés Georges Leclanché y cada año se venden más de 5 mil millones de estas celdas, los detalles de la química de sus electrodos aún no se comprenden completamente. A pesar de su nombre, la celda seca de Leclanché es en realidad una “celda húmeda”: el electrolito es una pasta ácida a base de agua que contiene MnO2, NH4Cl, grafito ZnCl2.
Pilas de botón
Aunque algunas de las pequeñas pilas de botón que se utilizan para alimentar relojes, calculadoras y cámaras son pilas alcalinas en miniatura, la mayoría se basan en una química completamente diferente. En estas baterías de "botón", el ánodo es una amalgama de zinc-mercurio en lugar de zinc puro, y el cátodo utiliza HgO o Ag2O como oxidante en lugar de MnO2.
Batería de litio-yodo
Ninguna de las baterías descritas anteriormente está realmente "seca". Todos contienen pequeñas cantidades de agua líquida, que agrega una masa significativa y causa posibles problemas de corrosión. En consecuencia, se ha realizado un esfuerzo sustancial para desarrollar baterías sin agua. Una de las pocas baterías sin agua de éxito comercial es la batería de yodo-litio. El ánodo es de metal de litio y el cátodo es un complejo sólido de I2. Los separa una capa de LiI sólido, que actúa como electrolito al permitir la difusión de iones Li +.
