¿Cómo funciona las baterías de los smartphones y por qué pierden capacidad?

En esta página encontrarás como funcionan las baterías que actualmente portan los teléfonos inteligentes, por qué utiliza esos materiales y también cuales son las razones de que pierdan capacidad con el paso del tiempo.




¿Qué es una batería?

Respuesta corta: Una batería es un recipiente de energía, que la libera cuando la conectamos a un dispositivo y la almacena cuando la alimentamos con corriente eléctrica.

Respuesta larga: Desde un punto de vista químico, una batería es sucesión de celdas galvánicas (Si la estamos usando) o electrolíticas (Si la estamos cargando), en la que se lleva a cabo una reacción redox reversible. Puedes encontrar la diferencia entre este tipo de celdas aquí.

¿Cómo funciona una batería?

La batería de los teléfonos móviles presenta una estructura parecida a como se ve en la imagen:

En esta, el ánodo y el cátodo, que están impregnados en disolución salina, se encuentra dividido en secciones a las que se le conoce como celdas. Cuando una batería se conecta al dispositivo, se cierra el circuito de la celda galvánica, haciendo que la corriente viaje a través del aparato permitiendo que funcione.

En la actualidad, las baterías más usadas en los teléfonos móviles son las de Litio y los electrodos que utiliza suelen ser uno metálicos (níquel o cobalto en su mayoría) y el otro de materiales en base carbono que contiene iones de litio. Ambos tienen una estructura laminar y permite que el litio se almacene entre dichas láminas.

Las reacciones redox que se lleva a cabo en estas baterías son:

LiCoO2 ⇔ CoO2 + Li+ + e

Y

Li+ + e + nC ⇔ LiCn

Como es de suponer, el sentido de estas depende si la batería está en uso o en modo carga.




¿Por qué se utiliza el Litio?

Para la fabricación de las baterías de los smartphones se utiliza este material porque aporta unas ventajas considerables frente al resto:

  • Es un material ligero.
  • Tiene una elevada capacidad de almacenar energía.
  • Su reacción reversible es muy estable en el tiempo.
  • Cada celda es capaz de proporcional una tensión de hasta 3,7 voltios.
  • Se descarga muy lentamente cuando no está en uso.

Todo esto, junto a que el litio es el metal con menor potencial de reducción (es el elemento que más fácilmente cede electrones) hacen que sea un material ideal para elaborar teléfonos y dispositivos móviles con alta autonomía.

¿Por qué la batería dura menos con el paso del tiempo?

Con el paso del tiempo las baterías de los teléfonos móviles pierden capacidad de almacenamiento y esto principalmente se debe a dos hechos:

La formación de óxido de litio en las celdas:

Esto se debe a que paralelamente a las reacciones de oxidación y reducción se da una tercera reacción:

Li+ + e + LiCoO2 ⇔ LiO2 + CoO

Provocando que entre las láminas de los electrodos cada vez quede menos litio capaz de oxidarse y reducirse, haciendo así que la capacidad de almacenamiento de energía disminuya. Un indicador de que puede estar pasando es si notamos que en un rango del porcentaje de batería que muestra nuestro dispositivo baja rápidamente.

Pongamos un ejemplo simple para entender mejor el indicador, imaginemos que la batería de nuestro teléfono esta compuesta por 5 celdas (aunque en la realidad se compongan de bastantes más) las cuales se distribuyen de la manera que aparece en la figura:

De esta manera, la celda 1 se descarga primero, luego la número 2 y así sucesivamente. Pues si, por ejemplo, detectáramos que la batería de nuestro smartphone baja rápidamente desde el 60% al 40% de capacidad querría decir que la celda número 3 puede estar sufriendo esta reacción.

El efecto memoria

Este famoso fenómeno es difícil de que se de en las baterías de litio que actualmente portan los smartphones, pero si es digno de mencionar, este efecto reduce la capacidad total de la batería y se da cuando la carga que le damos al teléfono es incompleta. Esto provoca la aparición de cristales de litio en el interior de las baterías que no son capaces de llevar a cabo la reacción redox y por tanto reduce la cantidad de energía almacenada que puede tener la batería.

Para prevenir este efecto, no es necesario esperar a que la batería del dispositivo se descargue por completo, basta con que cuando lo cargamos sea hasta el 100% de su capacidad. Volvemos a hacer hincapié que este fenómeno es difícil que se de en los dispositivos actuales ya que estos, en su mayoría, incorporar sistemas de autogestión de carga muy eficaces.

Nuestras recomendaciones

Si te interesa seguir profundizando sobre el tema te recomendamos:

▷ Nuestra publicación sobre las Reacciones Redox

▷ Nuestra publicación sobre la Celdas Galvánicas y la Ecuación de Nernst 

▷ Nuestra publicación sobre la Electrólisis

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