Las baterías de litio pierden carga incluso cuando no están en uso activo, y comprender este fenómeno es clave para optimizar el almacenamiento y la longevidad de las baterías. La tecnología de iones de litio ha revolucionado el almacenamiento de energía, alimentando desde teléfonos inteligentes hasta vehículos eléctricos. Sin embargo, si alguna vez ha notado que su batería parece perder carga a pesar de estar inactiva, hay reacciones químicas subyacentes y condiciones de almacenamiento en juego. En este artículo, profundizamos en la ciencia que hay detrás de por qué las baterías de litio pierden carga cuando no se utilizan, exploramos los efectos de almacenar las baterías a distintos niveles de carga y ofrecemos las mejores prácticas para mantener un rendimiento óptimo de la batería a lo largo del tiempo.

Reacciones químicas en desuso Pilas de litio 

Cuando una pila de litio se deja sin utilizar durante un periodo prolongado, se producen varias reacciones químicas lentas pero persistentes:

• Autodescarga y descomposición electrolítica:
  Todas las pilas experimentan autodescarga, un fenómeno natural en el que la carga se pierde gradualmente. En las pilas de litio, el electrolito puede descomponerse con el tiempo, provocando una reducción de la carga disponible. Esta descomposición se acelera a temperaturas más altas, lo que se traduce en una disminución del rendimiento.

• Formación y crecimiento de la capa SEI:
  La capa de interfaz de electrolito sólido (SEI) se forma en el ánodo durante el uso inicial de la batería. Mientras que una SEI estable es beneficiosa, una SEI inestable o excesivamente gruesa -a menudo resultado de largos periodos de inactividad- puede impedir el flujo de iones de litio, reduciendo aún más la capacidad y la eficiencia de la batería.

• Revestimiento de litio:
  En algunas condiciones, especialmente cuando una batería se almacena a un estado de carga elevado, el litio puede depositarse o "chaparse" en las superficies de los electrodos. Este fenómeno no sólo contribuye a la pérdida de capacidad, sino que también puede aumentar la resistencia interna y, en casos graves, provocar problemas de seguridad.

Impacto de la inactividad prolongada en la salud de la batería

Dejar las pilas de litio sin usar durante mucho tiempo puede provocar varios efectos perjudiciales:

• Desvanecimiento de la capacidad:
  Con el tiempo, las reacciones químicas internas reducen la capacidad máxima de la pila. Incluso cuando no está en uso activo, estas reacciones degradan lentamente la capacidad general de la pila para mantener la carga.

• Mayor resistencia interna:
  A medida que se acumulan subproductos químicos no deseados, la resistencia interna de la pila puede aumentar. Esto hace que sea menos eficiente a la hora de suministrar energía cuando finalmente se vuelve a poner en servicio.

• Preocupaciones de seguridad:
  En casos extremos, la inactividad prolongada combinada con unas condiciones de almacenamiento inadecuadas (como altas temperaturas) puede aumentar el riesgo de hinchazón o incluso de desbocamiento térmico, aunque estos casos son poco frecuentes cuando las pilas se almacenan correctamente.

Efectos de los niveles de carga de almacenamiento: Cargado vs. Sin cargar

La forma en que se almacena una pila de litio -totalmente cargada, parcialmente cargada o completamente descargada- tiene un impacto significativo en su longevidad:

• Baterías completamente cargadas:
  Almacenar las pilas con una carga de 100% puede acelerar la degradación debido a la mayor tensión interna, que favorece reacciones químicas como la oxidación del electrolito. Esto puede dar lugar a una capa SEI más gruesa y a un desvanecimiento más rápido de la capacidad con el paso del tiempo.

• Baterías completamente descargadas:
  Por el contrario, dejar una pila en un estado de descarga profunda puede provocar una condición conocida como "sobredescarga", en la que el voltaje de la pila baja demasiado como para recuperarse. Esto puede provocar cambios químicos irreversibles que pueden inutilizar la pila.

• Carga óptima de almacenamiento:
  Por lo general, los expertos recomiendan almacenar las baterías de litio a unos Carga de 40% a 60%. Este estado medio minimiza el estrés sobre la química de la batería y ayuda a prolongar su vida útil.

Obtenga más información sobre los niveles óptimos de carga de las baterías en los recursos proporcionados por el Departamento de Energía de EE.UU: Directrices del DOE sobre almacenamiento en batería.

Condiciones y duración óptimas de almacenamiento

¿Cuánto tiempo se pueden almacenar las pilas de litio?

Si se almacenan correctamente, las pilas de litio pueden mantener un rendimiento aceptable durante 2-3 años. Sin embargo, incluso en condiciones ideales, se produce una degradación natural debido a la autodescarga y al envejecimiento químico.

Factores clave que afectan al almacenamiento en baterías:

• Temperatura:
  Las temperaturas más bajas suelen ralentizar las reacciones químicas. Almacenar las pilas en un entorno fresco y estable es esencial para reducir la velocidad de degradación. El frío extremo, sin embargo, puede afectar al rendimiento en el momento de la reactivación.

• Humedad:
  Los altos niveles de humedad pueden provocar la corrosión de los componentes internos. Lo mejor es almacenar las pilas en un entorno seco con humedad controlada.

• Estado de la carga:
  Como ya se ha comentado, mantener un nivel de carga de 40-60% es óptimo para minimizar el estrés químico y prolongar la vida útil de la batería.

• Entorno de almacenamiento:
  Evite la luz solar directa, las temperaturas fluctuantes y las zonas propensas a la condensación. Un almacén de clima controlado es ideal para el almacenamiento a largo plazo.

Para más detalles técnicos sobre los factores de almacenamiento de las baterías, ScienceDirect ofrece una revisión exhaustiva sobre la longevidad de las baterías de iones de litio: ScienceDirect sobre el envejecimiento de las baterías.

Buenas prácticas para almacenar las pilas de litio no utilizadas

Para maximizar la vida útil y el rendimiento de las pilas de litio, tenga en cuenta las siguientes directrices:

• Mantenga una carga óptima:
  Cargue las baterías entre 40% y 60% antes de almacenarlas. Este equilibrio reduce el estrés sobre la batería y mitiga los riesgos tanto de sobrecarga como de sobredescarga.

• Guárdelo en un lugar fresco y seco:
  Las temperaturas ideales de almacenamiento suelen estar entre 15°C y 25°C (59°F y 77°F). Evite las temperaturas altas, que pueden acelerar la degradación, y las temperaturas extremadamente bajas, que pueden afectar a la química de la pila.

• Controle y reacondicione regularmente:
  Si las pilas se almacenan durante varios meses o más, compruebe su voltaje periódicamente. Recargarlas hasta el nivel óptimo cuando sea necesario puede evitar una descarga profunda y prolongar la vida útil total de la batería.

• Utilice un embalaje protector:
  Guarde las pilas en recipientes antiestáticos y resistentes a la humedad. Esto las protege de los factores ambientales y reduce el riesgo de daños accidentales.

• Etiquetar y organizar:
  Para las empresas que manejan varias baterías, etiquetar cada una de ellas con su fecha de almacenamiento y nivel de carga puede ayudar a realizar un seguimiento y gestionar el proceso de envejecimiento de forma eficaz.

Preguntas frecuentes

P1: ¿Qué hace que las pilas de litio pierdan carga cuando no se utilizan?
A1: Las baterías de litio pierden carga debido a la autodescarga y a reacciones químicas como la descomposición del electrolito y la formación de la capa SEI. Estos procesos se producen de forma natural incluso cuando la batería está inactiva.

P2: ¿Cuál es el estado de carga recomendado para almacenar baterías de litio?
A2: Es mejor almacenar las pilas de litio a una Carga 40-60%. Este nivel minimiza la tensión en la química de la batería y ayuda a reducir la degradación con el tiempo.

P3: ¿Cuánto tiempo pueden almacenarse las baterías de litio sin una pérdida significativa de rendimiento?
A3: En condiciones óptimas -ambientes fríos y secos con niveles de carga adecuados- las pilas de litio pueden almacenarse durante 2-3 años antes de que se produzca una pérdida notable de capacidad.

P4: ¿Cómo afecta la temperatura al almacenamiento de las baterías de litio?
A4: Las temperaturas más altas aceleran las reacciones químicas, provocando una degradación más rápida, mientras que las temperaturas más bajas ralentizan estas reacciones. Sin embargo, las temperaturas extremadamente bajas también pueden afectar al rendimiento de la pila cuando se reactiva.

P5: ¿Debo almacenar mi batería de litio completamente cargada o completamente descargada?
R5: Ninguna de las dos cosas es ideal. Almacenar una batería completamente cargada puede provocar un estrés por sobrecarga, mientras que una batería completamente descargada corre el riesgo de sobredescargarse. Una carga parcial de alrededor de 40-60% es óptima para el almacenamiento.

Conclusión

En resumen, las baterías de litio pierden carga cuando no se utilizan debido a la autodescarga inherente y a las reacciones químicas en curso. En el proceso de degradación influyen factores como la temperatura de almacenamiento, la humedad y el estado de carga de la pila. Manteniendo las baterías en un nivel de carga óptimo (40-60%) y almacenándolas en entornos controlados, puede prolongar considerablemente su vida útil y garantizar un rendimiento fiable cuando sea necesario.