¿Qué polvos se utilizan para fabricar baterías?

Utilizadas para alimentar una amplia gama de dispositivos electrónicos -coches, ordenadores, teléfonos inteligentes, cámaras, relojes, etc.-, las baterías están formadas por sustancias químicas complejas que se someten a numerosas pruebas y análisis antes de entrar en producción. Las materias primas necesarias para la producción de pilas son el litio, el cadmio, el níquel y el grafito.
El polvo es una de las principales sustancias utilizadas en la fabricación de baterías. Los polvos pueden actuar como catalizador químico, material protector o medio para mejorar el rendimiento general de la pila. Existen diferentes tipos de polvos, que se describen a continuación con cierto detalle.

Para empezar con la esencia de la pila, es importante saber que se necesita un electrolito para el funcionamiento de las células electrónicas que componen las pilas. Los principales electrolitos son soluciones acuosas que se forman disolviendo uno o varios tipos de sales que, a su vez, se obtienen con ayuda de productos químicos. A menudo, estas sales se pulverizan finamente y se convierten en un polvo fino, denominado "polvo electrolítico".

Además de este electrolito líquido, otros productos químicos se convierten en polvo para su uso en la fabricación de baterías. Por ejemplo, para las baterías de plomo-ácido, se mezclan dos sustancias químicas ácidas pulverizadas, a saber, plomo y óxido, para formar un polvo. Este polvo se forma por electrólisis en partículas de plomo puro que contienen iones de oxígeno. Además, contribuye a la reacción química necesaria para la producción y el almacenamiento de energía en la pila. Estos polvos también pueden aplicarse como laminado o electrolito para mejorar su rendimiento.

Otro tipo de polvo que se utiliza en la fabricación de pilas es el polvo de óxido metálico. Esta sustancia se forma por la oxidación de un metal para producir un polvo metálico extremadamente fino compuesto de partículas metálicas ultrafinas. El polvo de óxido metálico se utiliza a menudo para fabricar pilas recargables porque reduce la resistencia interna de la batería y mejora la capacidad de almacenamiento cuando se mezcla con el electrolito.

El polvo más utilizado en las pilas es el óxido de zinc. Este polvo se utiliza principalmente para fabricar baterías secas. Pueden contener sales como sulfato de zinc y nitrato de zinc. Los polvos de óxido de zinc provocan una reacción química con el sulfato o el nitrato de zinc y el material portador para producir electricidad. Las baterías de pila seca son muy conocidas para aplicaciones portátiles o sistemas de reserva debido a su corta longitud y altura.

El manganeso es el material más utilizado para fabricar baterías de iones de litio. Las baterías de iones de litio suelen ser celdas cilíndricas que sirven para muchas aplicaciones. Una característica única de la batería de iones de litio es que puede almacenar mucha energía por unidad de su masa. Este polvo produce una reacción compleja con el material portador que produce iones de litio liberados que proporcionan energía al dispositivo.

El óxido de zinc y los polvos de manganeso pueden añadirse al electrolito para proporcionar iones para la reacción durante el proceso de carga/descarga de las baterías. No sólo contribuyen a mejorar el rendimiento de la batería, sino también a acortar los tiempos de carga y alargar su vida útil.

Las baterías de níquel-cadmio (Ni-Cd) también se suelen fabricar con polvos, que se componen de dos metales diferentes: níquel y cadmio. Estos polvos se forman en gránulos flexibles y se acoplan al material portador para formar una batería recargable. Su gran capacidad de almacenamiento de energía y su pequeño tamaño permiten su uso en vehículos o en dispositivos inalámbricos alimentados por batería.

Los polvos de óxidos mixtos también pueden utilizarse en la fabricación de baterías. Se fabrican con una aleación de óxido de litio, óxido de manganeso y grafito. Estos polvos se utilizan con frecuencia en la fabricación de baterías que ofrecen velocidades de descarga excepcionales. Aunque varían en voltaje, se diferencian de las pilas Ni-Cd y Ni-MH por su bajo coste y pequeño tamaño.

A veces también se utilizan otros polvos con distintas composiciones químicas para diseñar pilas. Es el caso de las baterías AGM y VRLA, a las que se aplica poliestireno o cuarzo para garantizar un buen contacto eléctrico entre cargas. También se utilizan con frecuencia en los sistemas de almacenamiento de energía, que son más fiables y predecibles. Por lo general, estos polvos son solubles en disolventes orgánicos y se utilizan principalmente como material de relleno para el portapilas.

Por ello, los polvos desempeñan un papel fundamental en la fabricación de pilas. Se utilizan para producir electrolitos, metales oxidados, aditivos y mucho más. Cada tipo de polvo desempeña una función específica y cada producto acabado debe someterse a numerosos estudios y pruebas para garantizar su conformidad y fiabilidad.