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1 / 8 Una celda 18650 abierta El nombre indica el tamaño: 18 mm de diámetro y 65 mm de alto. Se ha quitado un cuarto de la carcasa para que veas las capas enrolladas del interior. A la derecha, un trocito de esas capas aparece dibujado a escala de átomos, y las líneas rojas señalan de dónde sale.
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01 Una celda 18650 abierta El nombre indica el tamaño: 18 mm de diámetro y 65 mm de alto. Se ha quitado un cuarto de la carcasa para que veas las capas enrolladas del interior. A la derecha, un trocito de esas capas aparece dibujado a escala de átomos, y las líneas rojas señalan de dónde sale.
02 Un sándwich largo y enrollado Dentro de la carcasa hay una tira larga de capas finas enrollada alrededor de un núcleo hueco: cátodo sobre lámina de aluminio, un separador, ánodo sobre lámina de cobre y un segundo separador. En la cara cortada se ve la espiral. Al enrollar la tira, cabe una gran superficie de electrodo en una carcasa pequeña.
03 El cátodo es un óxido en capas Al 0 % de carga, las 40 bolas verdes de litio están en el cátodo, en los huecos entre las láminas de átomos de cobalto y oxígeno. John Goodenough dio a conocer este óxido de litio y cobalto en 1980; sus capas dejan que el litio salga y vuelva a entrar sin que el cristal se desmorone.
04 Con la celda cargada, el litio está en el grafito Ahora la celda está al 100 %. Todas las bolas de litio han pasado al grafito de la derecha y se alojan entre dos láminas de carbono. El litio en el grafito tiene mucha más energía que el litio en el óxido, y esa diferencia es lo que la celda devuelve en forma de voltaje.
05 Carga: los iones van por un lado y los electrones por otro El cargador saca electrones del cátodo y los empuja por el cable hasta el grafito. Para mantener el equilibrio de cargas, los iones de litio salen del óxido, cruzan el electrolito y el separador y se meten entre las láminas de carbono. Observa cómo el voltaje sube hacia 4,20 V.
06 La descarga recorre el camino inverso Con una lámpara en el circuito, los electrones van del grafito al cátodo pasando por la lámpara, y los iones vuelven al óxido. Con una carga de 1,6 A, el voltaje queda 0,08 V por debajo del valor en circuito abierto. A 3,00 V el aparato deja de tomar corriente.
07 En serie se suman voltios; en paralelo, amperios hora Esta batería es 10s4p: diez grupos en serie con cuatro celdas en cada grupo. Diez en serie dan 36 V nominales y 42 V con la carga completa. Cuatro en paralelo dan 4 × 3,2 = 12,8 Ah. Las 40 celdas almacenan unos 461 Wh a los 3,6 V nominales.
08 Cuando el calor se alimenta solo A 220 °C la celda ya ha pasado el punto sin retorno. Cerca de 120 °C, la película protectora del grafito empieza a descomponerse y la celda se calienta sola. Hacia 135 °C se cierran los poros del separador y la corriente se detiene. Con más calor, la película se encoge, el cátodo desprende oxígeno y las reacciones se descontrolan.
Carcasa de acero y funda La carcasa de acero niquelado es el terminal negativo y la funda de plástico la aísla. Activa «Ver por dentro» para mirar a través de ella. Tapa superior El botón positivo. Debajo, una junta sella la carcasa y un disco de venteo se abre si la presión del gas en el interior sube demasiado. Cátodo de óxido laminar Láminas de cobalto (azul) y oxígeno (rojo) con litio entre ellas, como en el LiCoO₂. Los cátodos NMC y NCA tienen la misma estructura en capas. Lámina de aluminio La pasta del cátodo recubre las dos caras de esta lámina. Recoge la corriente y la lleva a la tapa superior. Ánodo de grafito Láminas planas de hexágonos de carbono apiladas unas sobre otras. Al cargar la celda, el litio se mete entre las láminas. Lámina de cobre El grafito recubre una lámina de cobre, unida al fondo de la carcasa por una lengüeta corta. Separador Una película de plástico llena de poros diminutos. Los iones la atraviesan, pero los dos electrodos nunca pueden tocarse. Electrolito Una sal de litio, LiPF₆, disuelta en disolventes de carbonato. Los grupos naranja y crema son iones PF₆⁻. El líquido transporta iones, no electrones. Iones de litio Cada bola verde representa 80 mAh de carga, unos 1,8 × 10²¹ iones reales. El modelo tiene 40. Circuito exterior Los electrones (azules) solo pueden ir por el cable. La caja es un cargador durante la carga y una lámpara durante la descarga. Batería de celdas Copias de la misma celda unidas con tiras de níquel. Las columnas en serie suman voltaje; las filas en paralelo suman capacidad.
