Publicado: El martes 10 enero 2017, a las 17:00
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Esto es lo que le pasa a una batería de litio cuando explota

Es bastante probable que el aparato con el que estás leyendo este artículo tenga una batería de litio. En tal caso, deberías saber que tienes entre las manos un material que podría dejarte sin un dedo. O algo peor. Pero ¡tranquilos! Los ingenieros ya se han encargado de que esto no pase. Al menos normalmente. Las baterías de litio están presentes en la gran mayoría de dispositivos portátiles del mundo. Su utilidad, así como sus características han hecho de estas baterías las grandes favoritas del mercado. Pero también tienen sus inconvenientes. Por suerte, cada vez entendemos mejor qué les ocurre a las baterías cuando todo va mal. Pero para poder estudiarlo correctamente, primero hay que hacerlas explotar.

¿Qué les ocurre a las baterías de litio cuando explotan?

Los materiales con los que están hechos las baterías de litio no son especialmente delicados en el sentido clásico. Sí que son inflamables, pero no hasta el punto de tener que llevar un cuidado especial. Al menos a temperatura ambiente. Sin embargo, esto cambia radicalmente con la temperatura y el sobrevoltaje. Cuando una baterías de litio se sobrecalienta, el complejo sistema químico que lleva en su interior comienza a formar burbujas de oxígeno, dióxido de carbono y otros gases. El interior de una batería contiene electrodos enrollados sobre sí mismos, para aprovechar al máximo el espacio. Es en estos electrodos donde se producen las reacciones químicas que permiten el transporte de electrones.

Y también es donde se producen las reacciones a ciertas temperaturas que provocan la aparición de gases. Los gases ocupan un espacio cada vez mayor, aumentando la presión de la batería hasta el punto en el que no aguanta más. Entonces, se agrieta y el gas comienza a salir, muy, muy caliente, con el resto de componentes arrastrados. A estas temperaturas, dichos componentes, protegidos en el interior de la batería, arden. Además, al no tener la constricción espacial de las celdas, todo el interior se expande violentamente, lo que puede resultar en la explosión de la batería.

Esto es lo que le pasa a una batería de litio cuando explota

Diferencia en los daños tras el sobrecalentamiento de unas baterias de litio. Rayos X. Fuente: Canadian Light Soruce.

Un reciente estudio realizado por el Instituto "Canadian Light Source" ha analizado las baterías de litio sobrecargadas mediante tomografía de rayos x, lo que permite mirarlas por dentro con todo lujo de detalles. Los resultados muestran cómo en el electrodo enrollado comienzan a aparecer abolladuras provocadas por el gas, que va aumentando la presión a medida que se expande, tanto por el calor como por la cantidad creciente. Un detalle importante, señalan los autores, es que la mayoría de las deformaciones ocurren en las partes más intactas, aunque son mucho más intensas en las partes que ya estaban dañadas, lo que muestra un deterioro muy rápido de la batería.

Lo que necesitas saber sobre las baterías de litio

Todas las baterías funcionan de una manera muy, muy similar. Existen dos puntos llamados electrodos que tienen carga positiva y negativa, respectivamente. Estos electrodos están en contacto con una sustancia cuya reacción química permite que los electrones viajen de un electrodo a otro a través de una conexión. Esta reacción química se produce cuando cerramos el circuito con ese "cable", que en nuestro caso podría ser un dispositivo. Los electrones producen una corriente eléctrica, que es la energía que alimenta las funciones del dispositivo. En el caso de las baterías recargables, cuando aplicamos una corriente proveniente de fuera, cómo cuando conectamos el cargador, se produce la reacción química inversa en la sustancia de antes, de manera que almacenamos la energía o, en otras palabras, cargamos la batería.

En el caso de las baterías de litio esta sustancia, como su nombre indica, contiene iones de litio, los cuales reaccionan normalmente con nanoelectrodos de fluoruro de hierro. Al inducir una corriente, el litio reacciona con el flúor convirtiéndose en fluoruro de litio y dejando al hierro (metálico) en una capa externa. Esta increíble reacción fue grabada a escala nanométrica por un laboratorio con la intención de entender mejor cómo ocurre. Las partículas de hierro comienzan recubriendo todo el electrodo tras lo cual la reacción comienza a pasar "hacia el interior" del mismo. Esto produce dos tiempos de carga distintos: uno rápido, que suele suponer entre un 20 y un 35% de la batería, y uno más lento, que alcanza el total de la carga máxima.

En el caso de las baterías de litio, existe un menor efecto memoria que con otras similares (como las viejas de níquel cadmio), lo que le da más versatilidad a la hora de usarlas y permite trabajar con ellas sin tener tanto en cuenta la primera carga o cuándo cargamos el dispositivo. Efectivamente, en las baterías de litio no hace falta hacer una primera carga para maximizar su duración. Tampoco hay que esperar a que esté del todo descargada ni dejarla completamente cargada. De hecho, la duración de las baterías de litio actuales se maximiza al mantener sus cargas al 60% aproximadamente, lo que permite trabajar con ellas sin tener que preocuparnos demasiado. Por otro lado, las baterías de litio, debido a su duración a largo plazo, ya comienzan a considerarse como consumibles ya que por las reacciones químicas que sufren y los procesos de histéresis química, no suelen durar más allá de los dos o tres años.