Qué es un electrolito - un componente de la pila
Qué es un electrolito en batería - definición de electrolito en batería
El electrolito es un medio conductor formado por materiales sólidos, gel o fluidos. El electrolito es una parte necesaria de una pila, si la pila no tiene electrolito, no puede generar electricidad.
Un electrolito favorece el movimiento de iones entre el ánodo y el cátodo de una pila. En este artículo se explica qué es un electrolito.
¿De qué está compuesto el electrolito de una pila?
El electrolito es una mezcla de solución salina de hexafluorofosfato de litio en las populares pilas de litio. Los distintos tipos de pilas suelen tener electrolitos diferentes. En general, las sustancias electrolíticas de las pilas se dividen en sales solubles, aditivos y disolventes.
¿Qué es un electrolito en diferentes pilas? A continuación encontrará la respuesta:
- El electrolito de una batería de estado sólido existe en forma de polímero.
- El electrolito de una pila de níquel-cadmio es hidróxido potásico, un electrolito alcalino.
- El electrolito de una pila NiMH es hidróxido potásico o una sustancia similar.
- En las baterías de iones de litio, el electrolito convencional es líquido, y también existen electrolitos sólidos o coloidales, que suelen denominarse celdas poliméricas. Nuestro sitio web organiza 10 principales empresas de electrolitos para baterías de ión-litio y ayuda a comprender el desarrollo de los electrolitos de las baterías de iones de litio.
- En las baterías de plomo-ácido, el electrolito es ácido sulfúrico diluido.
¿Qué tipos de electrolitos existen?
¿Qué es un electrolito en una batería de litio? En general, en las baterías de litio se utilizan cinco tipos de electrolitos: soluciones acuosas, electrolitos en estado sólido, electrolitos poliméricos, líquidos iónicos y electrolitos híbridos.
Según el electrolito utilizado, puede dividirse en: batería de litio de sales fundidas a alta temperatura, batería de litio de electrolito orgánico, batería de litio inorgánico electrolítico no acuoso, batería de litio de electrolito sólido y batería de litio.
¿Cuáles son los electrolitos más utilizados?
El electrolito de las pilas alcalinas utilizadas habitualmente en la vida cotidiana es hidróxido potásico. En una pila de litio, su electrolito es un compuesto de sal de litio llamado hexafluorofosfato de litio.
Cómo funcionan los electrolitos en una batería de iones de litio
Como en todas las pilas, en las de litio los electrolitos funcionan como conductores, permitiendo el movimiento de iones entre el cátodo y el ánodo durante la carga y la descarga. En una batería de iones de litio, el ion se desplaza del cátodo al ánodo, y durante la recarga, el ion se desplaza de vuelta.
Componentes de las pilas de litio
Excluyendo el blindaje exterior, una batería de litio tiene cuatro componentes principales: el ánodo, el cátodo, el separador y el electrolito. Cada uno tiene sus funciones.
Ánodo: Durante la carga, el ión-litio se almacena en el ánodo. Cuando la batería se conecta a un dispositivo de consumo de energía o se conecta con un cable para su utilización, el ánodo libera la corriente para que pase a través del circuito externo.
Cátodo: El material catódico de la batería de iones de litio es un compuesto de litio. Es una fuente de iones de litio, que obtienen electrones de un circuito externo y se reducen en una reacción electroquímica.
Separador: Se sitúa entre el ánodo y el cátodo. El separador se erige como una pared y salvaguarda el funcionamiento de la pila. ¿Cuál es la función del electrolito? Impide el flujo de electrones y regula dejando pasar sólo los iones a través del separador y manteniendo el estado electroquímico de la pila.
Electrolito: El electrolito es una parte importante de la batería, que desempeña la función de transportar iones y conducir la corriente entre el cátodo y el ánodo. El electrolito de la pila de litio es un compuesto de sal, líquidos orgánicos y aditivos. El electrolito de la batería permite que los iones se muevan entre los electrodos sin dejar que fluyan los electrones.
Cómo funcionan las pilas de litio
Entender cómo funcionan las pilas de litio puede ayudarnos a comprender mejor qué es un electrolito.
Cuando la batería se carga, los iones de litio se extraen del compuesto que contiene litio del cátodo, y los iones de litio se desplazan al ánodo a través del electrolito. El material de carbono del ánodo tiene una estructura en capas y muchos microporos. Los iones de litio que llegan al ánodo se incrustan en los microporos de la capa de carbono. Cuantos más iones de litio haya incrustados, mayor será la capacidad de carga.
Cuando la pila se descarga (es decir, el proceso en el que la utilizamos), los iones de litio incrustados en la capa de carbono del ánodo salen y vuelven al cátodo. Cuantos más iones de litio vuelvan al cátodo, mayor será la capacidad de descarga. La capacidad de la batería a la que solemos referirnos es la capacidad de descarga. Durante el proceso de carga y descarga de las baterías de iones de litio, los iones de litio se encuentran en un estado de movimiento del cátodo al ánodo y del ánodo al cátodo.
¿Es seguro el electrolito de las pilas de litio?
Sí, el electrolito de las pilas de litio es seguro.
En la primera etapa de las baterías de litio pudo haber problemas de incendio debido al sobrecalentamiento del disolvente electrolítico. Con la introducción del sistema de gestión de baterías, este problema se ha resuelto adecuadamente, y las baterías de litio de nueva generación son muy seguras de usar. Ahora se utilizan electrolitos coloidales, que son más seguros y menos propensos a incendiarse.
Cómo afectan los electrolitos al rendimiento de las pilas
Dado que los electrolitos son conductores y ayudan al movimiento de los iones desde el cátodo al ánodo y de vuelta al ánodo, un buen electrolito favorece rápidamente el flujo del movimiento iónico. Para una mejor y eficiente facilitación del movimiento iónico, el electrolito debe tener el elemento metálico en ambas mitades de la célula o en una mitad. Esto ayudará a la rápida absorción de la molécula de iones.
Electrolito sólido frente a electrolito líquido frente a electrolito en gel
- Electrolito sólido: Es un conductor sólido que permite el movimiento de iones en una batería de estado sólido con características funcionales de electrolito líquido o gel. El electrolito de estado sólido es mucho más seguro que cualquier otra forma de electrolito. No tiene fugas. Las baterías con electrolitos sólidos tienen una excelente estabilidad térmica y mecánica. Tienen baja inflamabilidad, baja tasa de descarga, son altamente reciclables y tienen características de almacenamiento de baja densidad de potencia.
- Electrolito líquido: El electrolito líquido es una forma acuosa de un electrolito que comprende un mínimo de una sal y un aditivo polar líquido no acuoso. El disolvente puede ser agua, y la sal o el ácido pueden ser la sustancia ionizable. Las baterías de plomo-ácido utilizan electrolitos líquidos.
- Electrolito en gel: El electrolito en gel es similar a un electrolito sólido y a un electrolito líquido, capaz de actuar como un conductor que permite el movimiento de iones entre el ánodo y el cátodo. Es una mezcla de electrolitos líquidos y polímeros sólidos.
La siguiente tabla comparativa explica qué es un electrolito en términos de pros y contras para los diferentes tipos.
| Tipos de electrolitos | Ventajas | Desventajas |
|---|---|---|
| Electrolito sólido |
● Gran capacidad de almacenamiento ● Puede almacenar mucha energía ● Sin dendritas ● Excelente estabilidad electroquímica de 0 a 5 V. ● Largos ciclos de vida ● Sin fugas ● Sin derrames ● Sin ebullición ● Puede funcionar entre -40 °C y 150 °C. |
● Caro ● Problemas de estabilidad electroquímica con algunos electrolitos sólidos. ● No disponible en el mercado. |
| Electrolito líquido |
● Alta conductividad ● Durante la carga y descarga, puede adaptarse a los cambios de tamaño de los electrodos. ● Adecuado para electrodos de gran capacidad. |
● Inestabilidad electroquímica ● Baja selectividad iónica. ● Riesgo potencial debido a inestabilidades electroquímicas. ● Barato |
| Electrolito en gel |
● Se puede procesar fácilmente. ● Excelente seguridad. ● Bajo peso. ● Excelente flexibilidad mecánica. ● Sin mantenimiento ● Sin fugas ● Excelente resistencia a las vibraciones. |
● Son relativamente caros. ● Recarga lenta. |
¿Qué significa que el electrolito de la batería está bajo?
Cuando el electrolito de la batería se baja, su capacidad será baja y no podrá recargarse hasta el nivel diseñado ni suministrar la energía durante un periodo prolongado.
Sin embargo, la mayor parte de esto ocurre con las baterías convencionales de plomo-ácido. La batería no está sellada y necesita que se le añada agua cuando se agota el electrolito. Por lo tanto, requiere un mantenimiento regular. No ocurre lo mismo con las baterías de iones de litio, que están completamente selladas y no requieren mantenimiento.
Puede añadir electrolitos a una batería sólo si está en buen estado. No añada electrolitos a la batería sellada. Sólo puede añadir electrolitos a una batería de ácido no sellada. Puede comprobar manualmente el nivel de electrolito de una batería de ácido abriendo la tapa. Si el nivel de electrolito es bajo, deberá añadir agua de batería para aumentar el nivel de electrolito.
Cómo hacer una solución electrolítica para pilas
Puedes hacer soluciones electrolíticas en casa utilizando ácido sulfúrico y agua para baterías de ácido. La mejor proporción de mezcla es una parte de sulfúrico con 10 partes de agua, dejando que se diluya adecuadamente. Una vez diluida, puede transferir el agua ácida al compartimento de la batería.
¿Qué es un electrolito y cómo se fabrica? Para fabricar electrolitos para pilas de litio frente a pilas alcalinas, debe utilizar como electrolito un elemento utilizado como una mitad o las dos mitades de las celdas, junto con un ácido y una sal potentes que puedan aumentar el flujo de iones entre los cátodos.
Conclusión
Según la tecnología actual, todas las pilas, ya sean de litio, alcalinas, de dióxido de plata, de ácido o de otro tipo, deben tener electrolitos para llevar a cabo los movimientos de iones del cátodo al ánodo, y en las pilas de recarga, los iones volverán al cátodo.
El electrolito debe ser un conductor que permita el rápido movimiento de iones entre los electrodos para que la pila pueda cargarse rápidamente. Aparte del cátodo, el ánodo y el separador, el electrolito es parte integrante de la pila. Podemos entender qué es un electrolito si conocemos el papel de los electrolitos en el almacenamiento de energía.
