Charla de Baterías en las 5º Jornadas de iniciación a la microbótica de AMUVa. www.eis.uva.es/amuva

1. David Garcia Garcia

2. • Parámetros que definen cualquier batería
• Tipos de baterías no recargables
• Parámetros que definen una batería recargable
• Efectos no deseados: Efecto memoria
• Tipos de baterías recargables
• Precauciones en el manejo de las baterías LiPO
• Dónde comprarlas
• Videos

3. Fundamentalmente dos para elegir batería:
• Voltaje: Es la tensión que ofrece entre sus terminales. En
pilas no recargables están muy extendidos los valores 1,5V y
9V. En pilas recargables AA de NiMH, 1,2V. En baterías
recargables de LiPo, lo normal es que cada elemento que
compone la batería tenga una tensión nominal de 3,7V.
• Capacidad: Relacionada con la energía que puede suministrar
una bateria. Puede encontrarse medida en Ah. Ó también en
Wh. Esta medida suele indicarse para un tiempo de descarga
de 100 horas (Se denomina C100).
Ej: Una batería de 2100mAh. El fabricante nos garantiza que tendrá esa
capacidad si descargamos a 21mA constantemente, lo que tardaría 100
horas. Tasas superiores implican menores capacidades reales, debido al
calentamiento.

4. • No recargables: Esta batería entrega una energía
proporcional a su capacidad una sola vez. No es posible
mediante ningún proceso que vuelva a tener su estado
original.
• Recargables: La batería entrega una energía proporcional
a su capacidad un número variable de veces (por lo
general, un número elevado de veces). Hay procesos por
los que puede volver a su estado original, si bien, a base
de repetir ciclos carga/descarga, la batería se irá
degradando, mermando su valor de capacidad inicial.

5. Destacamos fundamentalmente dos tipos:
• La pila seca, salina. La más común es la pila de zinc-carbono:
Una carcasa exterior de zinc (el ánodo) contiene una capa de
pasta acuosa de NH4Cl con ZnCl2 separada por una capa de
papel de óxido de manganeso(IV) en polvo (MnO2) compactado
alrededor de un varilla de carbono (el cátodo). Los electrones
viajan fuera de la célula, desde la carcasa de zinc (ánodo,
negativo) mediante contactos y cables a la varilla de carbono
(que está en contracto con el polvo de dióxido de manganeso, el
auténtico material del cátodo, y por tanto es positivo).
.
Es una batería muy económica, pero de baja densidad de
energía y poca fiabilidad.

6. • La pila alcalina: Presenta alguna
diferencia respecto a la pila vista
anteriormente. Parte del electrolito de
la pasta se sustituye por una pasta de
hidróxido de potasio. Y en vez de
cloruro de amonio, llevan cloruro de
sodio o de potasio. Su costo es mayor,
debido a la dificultad para sellar las
pilas y evitar las fugas de hidróxido.
Sin embargo, producen una corriente
más estable y tienen una vida media
mayor, además de resistir mejor el uso
constante.

7. • Las pilas secas salinas, son totalmente desaconsejables para
construir nuestros microbots, por su baja fiabilidad y
duración.
• Si bien no es la mejor solución, las pilas alcalinas pueden ser
utilizadas en algún microbot, de requerimientos energéticos
no muy elevados (Ej: Velocista o rastreador). Son pilas muy
difundidas globalmente, fáciles de encontrar en cualquier
tienda.

8. • Tasa de descarga: Relacionada con la corriente máxima a la
cual se puede descargar una batería. Corrientes de descarga
superiores al valor dado, dañarán irreversiblemente la batería.
Suele indicarse como (valor)C. Ej: 10C
• Tasa de carga: Idem, para operaciones de carga de la
batería.
Ej: Una batería de 2200mAh y tasa de descarga máxima 10C. Dicha
batería podremos descargarla máximo a 22A. (2,2Ah · 10 = 22A).
• Ciclos de carga/descarga que garantiza el fabricante.
• Rendimiento: Relación porcentual entre la energía eléctrica
recibida en el proceso de carga y la que el acumulador entrega
durante la descarga.
• Tasa de autodescarga: Energía que perderá la batería según
pasen los meses y esté almacenada sin usarse.

9. Es un fenómeno que reduce la capacidad de las baterías. Se crean
unos cristales en el interior de las baterías. Se produce por
diversas causas:
• Cuando se carga una batería sin haber sido descargada
del todo.
• Cuando no se carga completamente una batería.
• Al calentarse excesivamente la batería.
• Cuando se carga/descarga a una corriente muy elevada.
No todas las baterías sufren del efecto memoria.

10. Baterías de níquel-cadmio (Ni-Cd): Utilizan un cátodo de
hidróxido de níquel y un ánodo de un compuesto de cadmio. El
electrolito es de hidróxido de potasio.
• Admiten sobrecargas, se pueden seguir cargando
cuando ya no admiten mas carga.
• Efecto memoria: muy Alto
• Admiten un gran rango de temperaturas de
funcionamiento.
• Voltaje proporcionado: 1,2V.
• Densidad de energia: 50 Wh/Kg.
• Capacidad usual: 0.5 a 1.0 Amperios (en pilas tipo
AA).

11. Baterías de NiMH: Utilizan un ánodo de hidróxido de níquel y un
cátodo de una aleación de hidruro metálico.
• Poco afectadas por efecto memoria → Mayor vida útil.
• No admiten bien el frío extremo, reduciendo
drásticamente la potencia eficaz que puede entregar.
• Voltaje proporcionado: 1,2V
• Densidad de energia: 80 W/Kg
• Capacidad usual: 0.5 a 2.8 Amperios (en pilas tipo AA).

12. Baterías de iones de litio (Li-ion): Utilizan un ánodo de grafito
y un cátodo de óxido de cobalto, trifilina (LiFePO4) u óxido de
manganeso.
• Efecto memoria: muy bajo (Podrán cargarse sin
necesidad de estar descargadas).
• No admiten sobredescargas ni cargas por encima de su
capacidad → Necesidad de circuitería que las proteja.
• No admiten bien los cambios de temperatura.
• Voltaje proporcionado: 2.0V.
• Densidad de energía: 115 W/Kg.
• Capacidad usual: 1.5 a 2.8 Amperios (en pilas tipo AA)

13. Baterías de LiPo (Litio-Polimero): Son una variación de las
baterías de iones de litio (Li-ion).
• Características muy similares a las anteriores.
• Mayor densidad de energía → Más pequeñas y ligeras.
• Tasa de descarga bastante superior.
• Voltaje proporcionado: 3,7V.

14. Baterías de LiFe: Un desarrollo de las LiPo.
• Muy novedosas, todavía en fase de desarrollo.
• Densidad de energía elevada, muy similar a las LiPo.
• Voltaje nominal: 3,3V.
• Mucho más seguras que las LiPo.

15. • Esta tecnología de baterías es relativamente novedosa y a igual
capacidad con otras baterías de otros materiales, las Lipo
tienen un peso mucho mayor.
• El elemento básico tiene una tensión nominal de 3,7V.
• Las Lipo comerciales son agrupaciones en serie de varios de
estos elementos. Por tanto, son muy comunes las LiPo de 7,4V
y de 11,1V. También empiezan a ser comunes las de 22,2V.
• Deben de ser muy cuidadas y respetar unas normas de
seguridad, mucho más exigentes que otros tipos de baterías.
• Nunca descargar un elemento unitario por debajo de 3V.
• Nunca cargar un elemento unitario por encima de 4,2V.
• Nunca cargar con intensidades superiores a 1C.
• Cargar siempre con cargador equilibrador.
• Se dañan por encima de 60º

16. • Si sufre un golpe y se deforma, no se debe de utilizar
nunca más.
• Nunca usar baterías de diferente capacidad en serie o
paralelo.
• Cuando no se usen, se deben de guardar a media carga,
entre 3,7V y 3,8V por elemento.

17. Cualquier batería de LiPO tiene 2 cables “gruesos” entre los
extremos de los elementos unitarios en serie. Los utilizaremos
para descargarla. Para la carga, hay un cable en cada extremo
de cada elemento unitario. Esto es así, porque los cargadores
específicos de LiPO cargan cada elemento uno a uno, para que
al final del proceso todos tengan idéntica tensión, y no haya
unos que se carguen más que otros.

18. El principal handicap que tienen estas
baterías y por lo que es obligatorio
seguir las indicaciones anteriores, es
porque estas baterías pueden
explotar. → Un uso inapropiado
estropea el polímero, que se inflará
hasta reventar la cubierta de plástico
que cubre la batería. Esto provocará
que el compuesto de Litio quede en
contacto con el aire, lo que provoca su
explosión.

19. Aunque descarguemos una LiPO a tasas de descarga elevadas,
no se calentarán excesivamente, por lo cual su capacidad real
no varía excesivamente con la corriente de descarga.

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