Este documento describe diferentes tipos de baterías, incluyendo sus características, funcionamiento y ventajas e inconvenientes. Comienza analizando la batería LG E960 Nexus 4 de iones de litio polímero y luego explica el funcionamiento básico de las baterías. A continuación, compara baterías anteriores como las de plomo-ácido, níquel-cadmio y níquel-hidruro metálico. Finalmente, se centra en las ventajas de las baterías de iones de litio polímero y formas de

1. Taller de baterías
Christian Forcada Vitalla
Fundamentos de física y electrónica
Grado en Ingeniería Informática

2. Bateria LG E960 Nexus 4
Características:
● Batería ion de litio en polimero
(LiPo)
● Voltaje 3.8 V
● Capacidad 2100 mAh
(miliamperios/hora)
● Produce 8.0 Wh
(vatios/hora)

3. Funcionamiento de una batería
● La corriente eléctrica en una batería es
fruto de una reacción química pura que
tiene lugar en su interior.
● Dicha reacción produce en su polo
negativo o cátodo una gran cantidad de
electrones con carga negativa a la vez
que en su polo positivo o ánodo se
produce simultáneamente una ausencia
de los mismos.
● Al igual que ocurre con los imanes, los electrones son repelidos por el cátodo a al
mismo tiempo que el ánodo actúa ocasionando el efecto contrario, alimentando el
circuito que se encuentre entre ambos polos.
● Esta reacción no se presenta por tiempo indefinido, sino que el efecto se atenúa
con el paso del tiempo hasta que deja de darse por completo, algo notable
cuantitativamente por la disminución del voltaje.

4. Baterías Anteriores
● SLA: la batería de ácido-plomo es un tipo de batería recargable (batería
húmeda) muy común en vehículos convencionales, como batería de arranque.
También se utilizan como batería de tracción de vehículos eléctricos.
● Ni-Cd: la batería de níquel-cadmio es una batería recargable de uso doméstico
e industrial. Cada vez se usan menos (a favor de las baterías de NiMH),
debido a su efecto memoria y al cadmio, que es muy contaminante).
● Ni-MH: batería de níquel-hidruro metálico es es un tipo de batería recargable
que utiliza un ánodo de oxihidróxido de níquel, como en la batería de níquel
cadmio, pero cuyo cátodo es de una aleación de hidrurometálico. Esto permite
eliminar el cadmio, que es muy caro y, además, representa un peligro para el
medio ambiente. Posee una mayor capacidad de carga y un menor efecto
memoria.

5. SLA (ácido-plomo)
● Están formadas por un depósito de ácido sulfúrico y dentro de él una serie
de placas de plomo dispuestas alternadamente.
● En este tipo de baterías, los dos electrodos están hechos de plomo y el
electrolito es una solución de agua destilada y ácido sulfúrico.
● Cada celda de la batería proporciona una tensión de 2V.
● Proporcionan de 500 a 800 ciclos de descarga/carga.
● La razón primordial de su ciclo de vida relativamente
corto, es la corrosión del electrodo positivo y el
agotamiento del material activo, además una temperatura
elevada también reduce la longevidad. La batería de
plomo-ácido tiene una de las densidades de energía más
bajas.

6. Ni-Cd (níquel-cadmio)
● Gran fiabilidad. Desaparece el riesgo de corrosión y
se elimina el riesgo de muerte súbita.
● Vida superior de la batería, por el comportamiento
electroquímico de los materiales activos.
→ Bajo costo de vida/ciclo.
● Cada celda de la batería proporciona una tensión de 1,2 V.
● Proporcionan aproximadamente 2000 ciclos de descarga/carga.
● Mejor rendimiento frente a temperaturas extremas. Menor impacto en la
vida útil en condiciones de temperaturas adversas.
● Gran resistencia frente a abusos eléctricos, sin que le afecten los
cortocircuitos, la inversión de polaridad ni su descarga total.
● Tienen efecto memoria lo cual acelera su proceso de descarga.

7. Ni-MH (níquel-hidruro metálico)
● Extensión de la tecnología de NiCd, ofrece mayor densidad de
energía y el cátodo es una aleación de hidruro metálico,
evitando los problemas ambientales de la NiCd.
● Cada celda de la batería proporciona una tensión de 1,2 V.
● Proporcionan de 500 a 2000 ciclos de descarga/carga.
● Tiene una alta tasa de autodescarga (existe una variante
híbrida con baja autodescarga (LSD NiMH) introducida en el
mercado en 2005).
● Su efecto memoria es casi despreciable.
● Precio elevado, aunque se estima que su costo disminuirá al
producir vehículos eléctricos a gran escala.

8. Efecto memoria
● Fenómeno por el cual la capacidad de las baterías se ve reducida debido
a una incorrecta gestión de las cargas por parte del usuario o por
sobrecalentamiento.
● Al cargar las baterías sin que éstas hayan llegado a descargarse por
completo de forma reiterada, los compuestos encargados de generar la
reacción química que produce la corriente eléctrica terminan por crear
cristales que modifican el voltaje y reducen su potencial energético o
capacidad de carga.
● Uno de los modos más efectivos para
prevenirlo en las baterías NiCd y NiMh
es realizar al menos un ciclo completo de
carga/descarga cada poco tiempo de
uso.

9. Baterías Litio-Ion + Polímero
● Baterías Litio-Ion clásicas
○ Emplea como electrolito una sal de litio que procura los iones
necesarios para la reacción electroquímica reversible que tiene lugar
entre el cátodo y el ánodo.
● Baterías Litio-Ion Polímero
○ Evolución de las baterías de ión de litio, en las que se usa algún
polímero para contener el electrolito.
○ Su producción es más barata, son más eficientes en el ciclo de carga
y descarga y pesan menos que los otros modelos comerciales.

10. Ventajas Litio-Ion Polímero
● Elevada densidad de energía: Acumulan mucha mayor carga por unidad
de peso y volumen.
● Poco peso: A igualdad de carga almacenada, son menos pesadas y
ocupan menos volumen que las de tipo Ni-MH y mucho menos que las de
Ni-Cd y Plomo.
● Alto voltaje por célula: Cada batería proporciona 3,7 voltios, lo mismo que
tres baterías de Ni-MH o Ni-Cd (1,2 V cada una).
● Carecen de efecto memoria.
● Descarga lineal: Durante toda la descarga, el voltaje de la batería varía
poco, lo que evita la necesidad de circuitos reguladores.
● Baja tasa de autodescarga: En el caso de las baterías de Ni-MH, esta
"autodescarga" puede suponer más de un 20% mensual. En el caso de Li-
Ion es de menos un 6% en el mismo periodo.

11. Inconvenientes Litio-Ion Polímero
● Duración media: Depende de la cantidad de carga que almacenen,
independientemente de su uso. Tienen una vida útil de unos 3 años o más
si se almacenan con un 40% de su carga máxima.
● Soportan un número limitado de cargas: entre 400 y 1200, menos que una
batería de Ni-Cd e igual que las de Ni-MH, por lo que hoy día ya empiezan
a ser consideradas en la categoría de consumibles.
● Son costosas: Su fabricación es más costosa que las de Ni-Cd e igual que
las de de Ni-MH, si bien actualmente el precio baja rápidamente debido a
su gran penetración en el mercado, con el consiguiente abaratamiento.
● Peor capacidad de trabajo en frío: Ofrecen un rendimiento inferior a las
baterías de Ni-Cd o Ni-MH a bajas temperaturas, reduciendo su duración
hasta en un 25%.
● Sufren un efecto comparable al efecto memoria, llamada pasivación.

12. Pasivación
● Únicamente afecta a las baterías con base de Litio en su composición.
● La pasivación se produce cuando una batería sufre un largo periodo de
inactividad o se le habitúa a recibir cargas pequeñas en cuanto a duración,
lo que evidentemente repercute en su nivel de capacidad.
● Aparece una fina película de Cloruro de Litio (LiCl) que se forma sobre la
superficie del ánodo que puede hacer caer el voltaje de la batería por
debajo del necesario para el funcionamiento del dispositivo móvil al que
dan servicio si ésta se torna cada vez mayor.
● Sin embargo puede resultar incluso beneficiosa al evitar la autodescarga
de la batería, ya que si la capa aún es fina desaparecerá conforme ésta se
usa de forma habitual.

13. Comparativa densidades de energía
Comparación de diferentes tecnologías de baterías en términos de
volumétrica (Wh/l) y gravimétrica (Wh/kg) densidad de energía

14. Manual de usuario LG E960 Nexus 4
En cuanto al cuidado y carga de la batería el fabricante recomienda:
● La batería no estará completamente cargada cuando abras por primera vez el
paquete del Nexus 4. Es recomendable que cargues completamente la batería en
cuanto puedas.
● Usa únicamente el adaptador de viaje y el cable micro USB que vienen con el LG
Nexus 4. La utilización de otro adaptador de viaje o cable, puede causar daños al
dispositivo.
● El intervalo de la tensión de entrada entre la toma de corriente y el adaptador de
viaje es de 100V–240V. La tensión de salida del adaptador es de 5V, 1,2 A.
● El dispositivo tardará más tiempo en cargarse a través de un cable USB conectado
a otro dispositivo, como por ejemplo un ordenador portátil, que a través de un
adaptador de viaje.
● La batería del Nexus 4 no es removible. No intentes abrir el dispositivo.

15. Consejos para el cuidado de las
baterías Ion-Litio
● Estas baterías no tienen efecto memoria, y por ello no hace falta
descargarlas por completo. De hecho no es recomendable, dado que
puede acortar mucho su vida útil.
○ Es recomendable no dejar caer la carga nunca por debajo del 15%.
○ Evitar cargar la batería al 100% retirando el cargador sobre el 90%.
○ Si quieres alargar al máximo la vida útil de tu batería mantén siempre
que puedas la carga entre un 30% y un 80%.
● Es recomendable que permanezcan en un sitio fresco (15°C), y evitar el
calor.
● Cuando se vayan a almacenar mucho tiempo, se recomienda dejarlas con
carga intermedia (40%). Asimismo, se debe evitar mantenerlas con carga
completa durante largos períodos.

16. Consejos para el cuidado de las
baterías Ion-Litio II
● La primera carga no es decisiva en cuanto a su duración y no es preciso
hacerla; el funcionamiento de una batería de ión de Litio en la primera
carga es igual al de las siguientes. Es un mito probablemente heredado de
las baterías de níquel.
● Es preciso cargarlas con un cargador específico para esta tecnología.
Usar un cargador inadecuado dañará la batería y puede hacer que se
incendie.
● No es recomendable cargar la batería conectando el dispositivo por USB a
un ordenador portátil. La corriente que proporciona un puerto USB 2.0 es
de 500mA y un USB 3.0 es de 900 mA, mientras que la mayoría de
cargadores oficiales de smartphones actuales proporcionan más de 1A y
los cargadores de tablet rondan los 2A.

17. Consejos para el cuidado de las
baterías Ion-Litio III
● No utilizar el dispositivo mientras el cargador se encuentra enchufado.
Esto aumenta la temperatura de la batería disminuyendo su vida útil.
● Es recomendable calibrar al menos una vez al mes la batería. Para ello lo
único que hay que hacer es dejar que la batería se descargue
completamente, no usar el dispositivo durante unas cinco o seis horas y
finalmente ponerlo a cargar hasta que esté completamente cargado. Una
vez cargado, mantener el cargador conectado durante un par de horas
más y a partir de ese momento podrás volver a utilizarlo.
● Es recomendable variar el porcentaje al cual ponemos a cargar nuestra
batería. No es necesario dejar caer la carga siempre hasta un 20% por
ejemplo.

18. Soluciones a la falta de batería I
● Batería de repuesto: es la opción más sencilla, si el
dispositivo dispone de batería extraíble, es comprar
una segunda batería.
● Batería externa: podemos cargar varios teléfonos o
gadgets. Una batería de este tipo se conecta vía USB
a nuestros smartphones, y que nos permiten dar vida
extra a nuestros teléfonos.
● Cargador para el coche: permite conectar el móvil y
otros dispositivos a la toma de 12 voltios del coche.
→ La mayor parte de los vehículos actuales cuentan
con entrada USB, lo que poco a poco va a relegar a
estos gadgets al olvido.

19. Soluciones a la falta de batería II
● Cargador solar: permite transformar la energía solar
fotovoltaica en energía eléctrica que pueda ser
utilizada por los dispositivos eléctricos. Los sistemas
más habituales emplean mochilas con paneles
solares que acumulan la energía en pequeñas
baterías que luego se emplean para recargar el
teléfono.
● Cargador para bicicletas: a modo de dinamo carga
una pequeña batería extraíble que se ha llenado de
energía gracias a la fuerza de nuestro pedaleo, y con
la que gracias a ella luego podemos recargar la
batería de nuestro teléfono.

20. Soluciones a la falta de batería III
● Estufa cargador: CampStove es una pequeña estufa
de leña que puede transformar parte de la energía
proporcionada por el fuego en electricidad para cargar
los dispositivos mediante una conexión USB.
→ Campaña de Kickstarter: BioLite BaseCamp Stove
● Cargador a pilas: este método busca recargar la
batería del móvil mediante pilas corrientes. A pesar de
no ser un método muy eficiente, esta fuente de
alimentación es fácil de encontrar y garantiza la
energía suficiente para establecer comunicación en
situaciones de emergencia. → Campaña de
Kickstarter: USB-U Portable USB Charger

21. Soluciones a la falta de batería IV
● Cargador manual: a modo de pequeña turbina manual
podemos dar energía para que se acumule en una
batería y se pueda recargar el teléfono.
→ Campaña de Kickstarter: SOSCharger.
● Enchufe, batería y cargador todo en uno: promete
fusionar el cargador y la batería en un mismo
dispositivo. Así, mientras el aparato está enchufado a la
corriente, además de alimentar el dispositivo móvil,
carga una batería interna que proporciona un extra de
energía al teléfono cuando no se dispone de un
enchufe.
→ Campaña de Kickstarter: Energy 2K by TYLT.

22. Soluciones a la falta de batería V
● Cargador por energía cinética: La idea consiste
básicamente en aprovechar el movimiento del usuario
para desplazar unos imanes dentro de un sistema de
inducción magnética.
Este método se ha presentado recientemente a través de un
producto llamado Ampy.
La corriente que se genera se almacena en una batería de
litio de 1.000 mAh y puede usarse para cargar el smartphone
a través del clásico puerto USB.
A día de hoy, se encuentra en busca de financiación en
Kickstarter. AMPY: Power your devices from your motion.

23. Referencias
● Tipos de baterías y características
○ http://www.securame.com/baterias-de-liion-ventajas-desventajas-mantenimiento-a-54.html
○ http://laboratorios.fi.uba.ar/lse/sase/2010/slides/SASE-2010_-Baterias_-Li-ion--Li-poly_-
Teijeiro.pdf
○ http://www.eneralca.com.ar/EAProductNiCd.htm
○ http://www2.elo.utfsm.cl/~elo383/apuntes/PresentacionBaterias.pdf
○ http://centrodeartigo.com/articulos-utiles/article_114236.html
○ http://centrodeartigo.com/articulos-educativos/article_10005.html
● Mantenimiento y consejos para el cuidado de baterías
○ http://www.xatakamovil.com/varios/baterias-tipos-mitos-y-verdades-i
○ http://andro4all.com/2013/12/cuidar-y-gestionar-bateria-android7
● Soluciones a la falta de batería
○ https://www.kickstarter.com
○ http://www.htcmania.com
○ http://www.anexom.es/servicios-en-la-red/herramientas/11-alternativas-para-cargar-tu-smartphone-
cuando-tienes-un-enchufe-mano/