Las baterías recargables contienen el "combustible" del que se alimentan nustros equipos de mano. Entender y saber mantener las baterías de Níquel-Cadmio (Ni-Cd) y Níquel-Hidruro Metálico (Ni-MH) es fundamental para el aficionado. La información que se describe aquí procede de diferentes fuentes, desde la contenida en las tablas de características de los fabricantes, o en artículos diversos, hasta la experiencia de otros y la propia. Una batería se compone de un conjunto de elementos individuales (o celdas) conectados en serie, cada uno de los cuales tiene un voltaje nominal, en estado cargado, de 1,2 V. En el mercado se comercializan elementos con capacidades entre 50 mAh y 3300 mAh. Una batería de 1000 mAh es capaz de entregar una corriente de 1000 mA (1A) durante una hora, ó 10 A durante 1/10 de hora, etc.
Hay que considerar tres parámetros fundamentales al escoger los elementos de una batería: capacidad, peso y resistencia interna. La capacidad vá, lógicamente, ligada al peso del elemento, aunque el avance tecnológico ha permitido incrementar sustancialmente su relación capacidad/peso en los últimos años. En esta Tabla se recogen las dimensiones y el peso de los elementos Ni-Cd y Ni-MH existentes en el mercado, de la firma Sanyo. Este fabricante ofrece elementos Ni-Cd y Ni-MH de gran robustez y fiabilidad.
Tres elementos de Sanyo, de 1300 (Ni-Cd), 1700 (Ni-MH) y 2000 (Ni-Cd) mAh, de 34, 26 y 57 g de peso, respectivamente. Las lengüetas de éste último son útiles en la interconexión de elementos, en línea o zigzag.
Las baterías recargables son capaces de liberar una corriente muy elevada, pues la corriente máxima está limitada por su resistencia interna. Las baterías de Ni-MH, de mayor capacidad que las de Ni-Cd (un 70% más) tienen en cambio una resistencia interna algo superior a las de Ni-Cd.
Corriente máxima de descarga de los elementos Ni-Cd en función de su resistencia interna
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Resistencia interna por elemento (mOhms)
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Corriente máxima de descarga (A)
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4 |
70 |
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5 a 9 |
30 |
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10 a 12 |
menos de 25 |
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12 a 17 |
menos de 15 |
En una batería de elementos en serie, la resistencia interna por elemento se multiplica por el número de estos. Cuando se cierra el circuito eléctrico, la resistencia de la batería produce una caída de tensión debido a su resistencia interna: el voltaje suministrado es inferior al que se mide en circuito abierto. Esto significa que parte de la energía de la batería se consume y disipa en el interior de la batería en forma de calor.
Construcción de baterías a partir de elementos sueltos
La adquisición de elementos sueltos de Ni-Cd ó Ni-MH es considerablemente más económica que la compra de "packs" o baterías ya hechas (puede ser la mitad del precio). Además, muchas compañías comercializan "packs" sellados sin garantía de estar compuestos de elementos originales, quizá a precios inferiores pero con prestaciones decepcionantes.
Elementos en línea
Elementos en zig-zag
La soldadura de los elementos, en serie (el positivo de una celda con el negativo de la siguiente), es sencilla y se puede hacer de dos formas: con los elementos en línea, o en zigzag. Las fotos superiores muestran un ejemplo de cada caso. Si las celdas vienen provistas de lengüetas metálicas, la soldadura en línea es sencilla, plegando las lengüetas sobre sí mismas. Si las celdas vienen desnudas, se aconseja lijar superficialmente ambos polos y estañarlos previamente, para asegurar luego una soldadura limpia. El modo de
soldar en línea con celdas sin lengüeta se explica aquí. La soldadura de cada dos elementos, en zig-zag, se puede hacer con cable de cobre rígido de 1mm de diámetro (utilizado en el cableado interno de las viviendas). Esto asegura buenos contactos eléctricos sin caídas de tensión aparentes para corrientes de hasta 30 A. Conviene estañar previamente los extremos del cable de cobre, para facilitar la soldadura.
Tras soldar los elementos se efectúa la conexión de los cables de alimentación, del grosor adecuado (al menos 1 mm de diámetro de hilo).
Construcción de baterías a partir de elementos sueltos
El calor es el gran enemigo de los elementos de Ni-Cd y aún más de las de Ni-MH. Si se carga una batería con una corriente elevada y una vez alcanzada la carga máxima se sigue suministrando corriente, ésta se disipará en el interior de la batería en forma de calor, pudiendo deteriorarla o incluso destruirla. Existen cargadores de baterías comerciales que detectan el momento de carga máxima, pués en ese punto se observa un pico en el voltaje (aumenta hasta un máximo y luego disminuye), interrumpiendo en ese momento el proceso de carga. Estos cargadores permiten un proceso de carga relativamente rápido, con corrientes de 2 a 3C, para Ni-Cd, y 1C para Ni-MH, donde C es la capacidad de la batería. Una batería con capacidad de 2 Ah se puede cargar a 3C= 6 A, sin deterioro si el proceso de carga se interrumpe una vez alcanzada la máxima capacidad. Tras la carga rápida, se observa que las baterías están tibias.
Hay cargadores muy económicos, que conectados a la batería de un coche o a una fuente de alimentación de 12-14 V permiten cargar baterías con corrientes que se auto-seleccionan hasta un máximo de 5 A, en baterías de baja resistencia interna. Si se desea cargar baterías con un gran número de elementos, se ha de contar con un cargador más sofisticado, que se puede conectar a la red o también a una batería de coche o fuente de alimentación de 12 V. Su relación calidad/precio es excelente. También permiten ciclar baterías (cargas y descargas sucesivas), con lo que se regeneran y mantienen con prestaciones óptimas.
Memoria y ciclado de baterías
El llamado "efecto de memoria" en las baterías de Ni-Cd (que no existe en las de Ni-MH) es aún motivo de controversia. Mientras que la experiencia de mucha gente asegura que la descarga parcial de una batería de Ni-Cd, seguida de una carga y otra descarga parcial etc. va reduciendo poco a poco la capacidad de la batería, en otras fuentes se asegura que el efecto de memoria es ficticio, y sólo se da si la descarga parcial sucede en todas las ocasiones hasta el mismo punto, lo que es muy improbable que ocurra en la realidad. El supuesto efecto de memoria se puede suprimir mediante el ciclado de las baterías, descargándolas CASI por completo y volviéndolas a cargar en su totalidad varias veces.
Lo que está totalmente demostrado es que las baterías recién adquiridas son "perezosas" y no adquieren su máxima capacidad ni entregan su máxima corriente hasta que se las ha ciclado algunas veces. Este efecto también se observa en baterías que se han cargado con una corriente no muy elevada pero durante un largo tiempo (días o semanas): esto produce el crecimiento de cristales en el electrolito y reduce drásticamente la capacidad de carga, pero se puede solucionar ciclando las baterías algunas veces.
Otra certeza es que NUNCA SE DEBE DESCARGAR COMPLETAMENTE una batería, bajo riesgo de producir la llamada "inversión de polaridad": una batería nunca está compuesta de n elementos exactamente iguales, en capacidad y prestaciones, por lo que, en una descarga total, inevitablemente se descargará antes el elemento más débil, y al seguir circulando corriente impulsada por los elementos más fuertes, se producirá la carga parcial del elemento débil con polaridad contraria. Esto es nefasto para la vida útil de ese elemento, pues en su interior se crean dendritas metálicas que pueden llegar a cortocircuitar los dos electrodos, destruyendo la celda.
Los cargadores de baterías capaces de ciclarlas nunca las descargan completamente. Un batería así descargada (conservando aún una pequeña fracción de su carga) se conserva por tiempo ilimitado, y tendrá una vida útil de cientos de ciclos de carga y descarga.
Baterías de Ni-Cd frente a Ni-MH
Como ventajas fundamentales, las baterías de Ni-MH tienen una mayor densidad de carga (aprox. 40%-70% más capacidad); no contienen Cd (tóxico) y aparentemente no tienen efectos de pérdida de capacidad por mal uso, o de formación de dendritas. Como inconvenientes, tienen una resistencia interna superior que limita su uso en aplicaciones de alta potencia. Es cierto que han aparecido nuevos tipos en el mercado que prácticamente igualan en capacidad de descarga a las celdas del mismo tamaño de Ni-Cd, otro inconveniente es que no admiten una carga tan rápida como las de Ni-Cd, bajo riesgo de deteriorarlas. Es buena medida no cargarlas a regímenes superiores a C. Aún más que en el caso de Ni-Cd, los elementos de Ni-MH son sensible al calor: un sobrecalentamiento puede producir gases internos y sobrepresiones que dan lugar a escapes de electrolito y pérdidas de estanqueidad, reduciendo la vida útil de las celdas. El estado de carga total es también más difícil de detectar en las Ni-MH, por lo que se recomienda el uso de cargadores que especifiquen su aptitud para cargar baterías de Ni-MH, evitando así sobrecalentamientos indeseados.
