Respuestas XXI: baterías hinchables (y explosivas)

Miguel Albrecht configura y repara equipos electrónicos y, al parecer, constantemente se encuentra con esto:

Próximamente, Ciencia de Sofá en las noticias después de que un fan pierda una mano por la explosión de una batería.

Su pregunta, básicamente, es: “¿Qué ha pasado en medio?”

Cuando buscamos materiales para construir una batería queremos que, además de ser ligeros, sean capaces de guardar la mayor cantidad de energía posible por unidad de masa, porque así pueden hacerse dispositivos más pequeños. En este sentido, el litio se lleva la palma: es el metal más ligero que se conoce y es capaz de almacenar una gran cantidad de energía eléctrica.

Usando iones de este elemento (átomos de litio a los que les faltan electrones), podemos transportar y almacenar muchísima más electricidad que con otros compuestos. Para ponerlo en perspectiva, 1 kilogramo de litio puede almacenar 150 wattios-hora, mientras que una de plomo y ácido convencional apenas almacena 25-wattios hora.

Una ventaja extra que proporciona el litio es que, unido a otros elementos, pueden fabricarse baterías recargables.

Como explicábamos en esta entrada, una batería saca su energía del flujo de electrones entre un material al que le faltan y otro al que le sobran. Cuando todos los electrones han pasado de uno a otro, se detiene el flujo y nos quedamos sin corriente eléctrica.

Basándote en el litio, te las puedes ingeniar para coger dos materiales distintos, separarlos con una fina lámina que contiene microporos por donde pueden pasar átomos de un material a otro (sin que los dos bloques lleguen a tocarse) y hacer que los electrones se muevan en una dirección u otra según se le aplique corriente al montaje o no. Hoy estamos espesos, así que mejor lo ilustramos.

Cuando aplicamos una corriente eléctrica a la batería, el litio contenido en el óxido de litio-cobalto tenderá a separarse del compuesto y desplazarse hasta el bloque de carbono. Llegará el momento en el que todos los iones de litio hayan cambiado de lado, dejando atrás dióxido de cobalto (CoO2).

Al desconectar la batería del suministro eléctrico, ya no hay una corriente que mantenga a los átomos de litio ligados al bloque de carbono, así que estos empiezan a volver hacia su hogar para recombinarse con el CoO2 para dar lugar de nuevo a LiCoO2. Esta segunda migración de iones es la que produce la corriente eléctrica que mantiene nuestros móviles y ordenadores funcionando cuando no están conectados.

Y ahora que ya sabemos cómo funciona el asunto, veamos por qué se hinchan estas baterías.

En los últimos años, el progreso en cuanto a baterías no ha sido muy revolucionario: el avance se ha limitado a hacerlas más pequeñas y con más células en su interior para que contengan la mayor densidad energética posible. Una gran densidad energética es útil, ya que de esta manera nos duran más tiempo encendidos los aparatos electrónicos antes de tener que cargarlos de nuevo, pero también tiene su parte mala: si algo no funciona bien, una mayor cantidad de energía se liberará durante el fallo.

Además, el litio es un elemento muy reactivo. Para hacernos una idea, suele almacenarse sumergido en aceites minerales o queroseno para evitar que reaccione con el oxígeno y la humedad del aire. En contacto con el agua, el litio reacciona violentamente y puede explotar, como sus compañeros el sodio y el potasio. Para empeorar las cosas, el calor aumenta la reactividad del litio.

Ya sea por un defecto de fábrica o por desgaste, la lámina que separa los dos componentes que constituyen la batería puede romperse y los electrodos llegar a tocarse, provocando un cortocircuito. La corriente que aparece durante un cortocircuito produce calor suficiente como para evaporar el gel orgánico que sirve de electrolito (a.k.a material que facilita el paso de electrones de un lugar a otro).

Como ya sabemos, cualquier cosa ocupa un volumen mucho mayor en estado gaseoso. El gas, atrapado en el interior de la batería, aumenta la presión en su interior y ésta empieza a hincharse. La presión de las baterías infladas suele bastar, incluso, para doblar las carcasas de los aparatos electrónicos que las contienen.

Hasta ahí resuelto el misterio de las baterías hinchadas.

PERO.

En estas condiciones, si no se abre una vía de escape para evacuar el gas y éste sigue produciéndose, la batería podría estallar. En el siguiente vídeo, un tío conecta una batería  a un cargador que le transfiere una mayor cantidad de electricidad de la que puede soportar y ésta empieza a hincharse (la explosión está en el 1:59, que os conocemos, bribones):

https://www.youtube.com/watch?v=SMy2_qNO2Y0

Pero no os asustéis: las baterías de litio llevan incorporado un mecanismo de seguridad que detiene el flujo eléctrico cuando éstas se sobrecalientan. En el vídeo han quitado este mecanismo.

Aunque siempre hay una pequeñísima probabilidad de que el mecanismo falle 😉

6 pensamientos en “Respuestas XXI: baterías hinchables (y explosivas)”

  1. Uhh ps , ahora croe saber poque mi cel se calienta mucho, y la bateria no me dura bien, aveces del 25% pasa a 1% D:!!
    talvez un dia me explote XD
    y el video no se ve 😛

  2. Excelente articulo …. y excelente blog …. agregado a mis favoritos 🙂

    pero ahora me ha quedado una intriga, cual es la probabilidad de que la bateria de mi celular explote (condicion A: estado normal; condicion B: conectado a la corriente electrica)??

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