¿Por qué explotan las baterías de iones de litio?

Aunque las baterías de iones de litio son, en general, increíblemente seguras, muy ocasionalmente se incendian o explotan. Cuando esto sucede, como con el fiasco Galaxy Note 7 de Samsung o la retirada más reciente del mercado de portátiles de HP, siempre es una gran noticia. Entonces, ¿qué está pasando y por qué las baterías a veces se apagan con un estallido? Vamos a averiguarlo.

Las baterías recargables de iones de litio, el tipo de batería que se encuentra dentro de su computadora portátil, teléfono, tableta y prácticamente cualquier otro aparato moderno que posea, así como los automóviles y aviones eléctricos, son responsables de la revolución de los dispositivos portátiles. Sin las baterías de iones de litio, no podría escribir este artículo sentado en una cafetería; en su lugar, necesitaría estar conectado a una fuente de energía todo el tiempo.

¿Qué hay dentro de una batería de iones de litio?

Para entender por qué las baterías de iones de litio a veces fallan, usted necesita saber lo que sucede debajo del capó. Dentro de cada batería de iones de litio hay dos electrodos, el cátodo con carga positiva y el ánodo con carga negativa, separados por una fina lámina de plástico "microperforado" que impide que los dos electrodos se toquen. Cuando se carga una batería de iones de litio, los iones de litio son empujados por la electricidad del cátodo, a través de las microperferaciones en el separador y un fluido conductor de electricidad, y al ánodo. Cuando la batería se descarga, ocurre lo contrario con los iones de litio que fluyen desde el ánodo hacia el cátodo. Esta es la reacción que alimenta su portátil.

Las baterías pequeñas, como las que se encuentran en los teléfonos inteligentes, por lo general sólo tienen una sola celda de iones de litio. Las baterías más grandes, como las de los portátiles, normalmente tienen entre 6 y 12 celdas de iones de litio. Las baterías de los autos y aviones eléctricos pueden tener cientos de celdas.

¿Qué hace que una batería de iones de litio explote?

Lo que hace que las baterías de iones de litio sean tan útiles es lo que también les da la capacidad de prender fuego o explotar. El litio es muy bueno para almacenar energía. Cuando se libera como un goteo, alimenta tu teléfono todo el día. Cuando se suelta de una sola vez, la batería puede explotar.

Esta batería de iones de litio de un Boeing 787 de Japan Airlines se incendió en 2013.

La mayoría de los incendios y explosiones de las baterías de iones de litio se reducen a un problema de cortocircuito. Esto sucede cuando el separador de plástico falla y deja que el ánodo y el cátodo se toquen. Y una vez que esos dos se juntan, la batería empieza a sobrecalentarse.

Hay varias razones por las que el separador puede fallar:

- Mal diseño o defectos de fabricación: La batería está mal diseñada, al igual que la Galaxy Note 7. En ese caso, no había suficiente espacio para los electrodos y el separador en la batería. En algunos modelos, cuando la batería se expandió un poco mientras se cargaba, los electrodos se doblaron y causaron un cortocircuito. Incluso una batería bien diseñada puede fallar si el control de calidad no se mantiene lo suficientemente apretado o si hay algún defecto de fabricación.

- Factores externos: El calor extremo está casi garantizado que causará una falla. Se sabe que las baterías que se dejan demasiado cerca de una fuente de calor, o que se encienden en un incendio, explotan. Otro factor externo puede hacer que una batería de iones de litio falle también. Si sueltas el teléfono con demasiada fuerza (o demasiadas veces), existe la posibilidad de que dañes el separador y hagas que los electrodos se toquen. Si perfora la batería (ya sea por accidente o deliberadamente), es casi seguro que provocará un cortocircuito.

- Problemas con el cargador: Un cargador mal hecho o mal aislado también puede dañar una batería de iones de litio. Si el cargador se cortocircuita o genera calor cerca de la batería, puede causar suficiente daño como para causar una falla. Por eso recomendamos utilizar únicamente cargadores oficiales (o, como mínimo, cargadores de terceros de alta calidad de marcas de renombre). Las baterías de iones de litio llevan incorporadas protecciones para evitar que se sobrecarguen. Aunque es muy raro, si estas precauciones de seguridad fallan, sobrecargar es una buena manera de sobrecalentar una batería.

- Desbordamiento Térmico y Múltiples Células: Aunque no es relevante para las baterías de una sola célula como las que se encuentran en la mayoría de los teléfonos inteligentes (el iPhone X en realidad tiene dos células), sólo una célula de la batería necesita fallar para que toda la batería funcione. Una vez que una célula se sobrecalienta, se obtiene un efecto dominó llamado "fuga térmica". Para las baterías con cientos de células, como las del modelo Tesla, la fuga térmica S tiene el potencial de ser un problema realmente grande.

A pesar de que el examen de por qué las baterías fallan a veces da una imagen aterradora, las baterías de iones de litio son una tecnología segura y madura. El hecho de que siempre sea noticia cuando una batería explota inesperadamente muestra lo raro que son esos grandes fallos. Los fabricantes de baterías ponen muchas medidas de seguridad en su lugar para evitar que las baterías fallen, o al menos mitigar el daño que una falla puede causar.