Pila seca

Una pila seca es un tipo de batería eléctrica, comúnmente utilizada para dispositivos eléctricos portátiles. A diferencia de las baterías de celda húmeda, que tienen un electrolito líquido, las pilas secas utilizan un electrolito en forma de pasta y, por lo tanto, son menos susceptibles a sufrir fugas.

La pila seca fue desarrollada en 1886 por el científico alemán Carl Gassner, después del desarrollo de baterías húmedas de zinc-carbono por parte de Georges Leclanché en 1866. El inventor japonés Sakizō Yai también desarrolló un tipo de pila seca en 1887.

Historia

Muchos experimentadores intentaron inmovilizar el electrolito de una celda electroquímica para hacerla más cómoda de usar. La pila Zamboni de 1812 es una batería seca de alto voltaje pero capaz de entregar sólo corrientes diminutas. Se realizaron varios experimentos con celulosa, aserrín, vidrio hilado, fibras de amianto y gelatina.

En 1886, Carl Gassner obtuvo una patente alemana (Nº 37.758) sobre una variante de la pila (húmeda) de Leclanché, que llegó a ser conocida como pila seca porque no tenía electrolito líquido libre. En cambio, el cloruro de amonio se mezcló con Yeso de París para crear una pasta, a la que se añadió una pequeña cantidad de cloruro de zinc para prolongar la vida útil. El cátodo de dióxido de manganeso se sumergió en esta pasta y ambos se sellaron en una carcasa de zinc, que también actúa como ánodo. En noviembre de 1887, obtuvo U.S. Patente 373.064 para el mismo dispositivo. La batería seca se inventó en Japón durante la era Meiji en 1887. El inventor fue Sakizō Yai. Sin embargo, Yai no tenía suficiente dinero para presentar la patente, el primer titular de la patente de una batería en Japón no fue Yai, sino Takahashi Ichisaburo. Wilhelm Hellesen también inventó una batería seca y obtuvo U.S. Patente 439.151 en 1890.

A diferencia de las celdas húmedas anteriores, la celda seca de Gassner es más sólida, no requiere mantenimiento, no se derrama y puede usarse en cualquier orientación. Proporciona un potencial de 1,5 voltios. El primer modelo producido en masa fue la pila seca Columbia, comercializada por primera vez por la National Carbon Company en 1896. La NCC mejoró el modelo de Gassner sustituyendo el yeso de París por cartón enrollado, una innovación que deja más espacio para el cátodo. y facilita el montaje de la batería. Fue la primera batería conveniente para las masas e hizo prácticos los dispositivos eléctricos portátiles.

La celda de zinc-carbono (como se la conoció) todavía se fabrica en la actualidad.

Diseño

Una celda seca utiliza un electrolito en pasta, con suficiente humedad para permitir que fluya la corriente. A diferencia de una celda húmeda, una celda seca puede funcionar en cualquier orientación sin derramarse, ya que no contiene líquido libre, lo que la hace adecuada para equipos portátiles. En comparación, las primeras celdas húmedas eran típicamente contenedores de vidrio frágiles con varillas de plomo colgando de la parte superior abierta y necesitaban un manejo cuidadoso para evitar derrames. Las baterías de plomo-ácido no alcanzaron la seguridad y portabilidad de las celdas secas hasta el desarrollo de las baterías de gel. Las celdas húmedas se han seguido utilizando para aplicaciones de alto consumo, como el arranque de motores de combustión interna, porque la inhibición del flujo de electrolito tiende a reducir la capacidad de corriente.

Una pila seca común es la pila de zinc-carbono, a veces llamada pila seca de Leclanché, con un voltaje nominal de 1,5 voltios, igual que la pila alcalina (ya que ambas utilizan la misma combinación de zinc-dióxido de manganeso).

Una celda seca estándar consta de un ánodo de zinc, generalmente en forma de recipiente cilíndrico, con un cátodo de carbono en forma de varilla central. El electrolito es cloruro de amonio en forma de pasta junto al ánodo de zinc. El espacio restante entre el electrolito y el cátodo de carbono lo ocupa una segunda pasta compuesta de cloruro de amonio y dióxido de manganeso, actuando este último como despolarizante. En algunos diseños, a menudo comercializados como "de alta resistencia", el cloruro de amonio se reemplaza por cloruro de zinc.

Tipos

Las celdas primarias no son recargables y generalmente se desechan después de que la reacción interna de la celda haya consumido los químicos iniciales reactivos.

Las celdas secundarias son recargables y pueden reutilizarse varias veces.

• Celda primaria
  • Celda de zinc-carbono
  • Celda de Alkaline
  • Celda de litio
  • Célula de mercurio
  • Celda de óxido de plata
• Celda secundaria
  • Célula de calcio
  • Celda de iones de litio
  • Célula de hidratación metálica