Batería alcalina recargable

Una batería alcalina recargable , también conocida como batería alcalina recargable o batería alcalina de manganeso recargable (RAM), es un tipo de batería alcalina que se puede recargar para su uso repetido. Los formatos incluyen AAA , AA , C , D y baterías de 9 voltios de tipo snap-on . Las baterías alcalinas recargables se fabrican completamente cargadas y tienen la capacidad de mantener su carga durante años, más que las baterías de níquel-cadmio y níquel-metal hidruro , que se autodescargan. ^{[ 4 ]} Las baterías alcalinas recargables pueden tener una alta eficiencia de recarga y un menor impacto ambiental que las pilas desechables.

Las baterías alcalinas recargables de primera generación fueron introducidas por Union Carbide y Mallory a principios de la década de 1970. ^{[ 3 ] [ 5 ]} Se introdujeron varias patentes después de la descontinuación del producto de Union Carbide y finalmente, en 1986, Battery Technologies Inc. de Canadá se fundó para desarrollar comercialmente un producto de segunda generación basado en esas patentes, bajo la marca registrada "RAM". Su primer producto en ser licenciado y vendido comercialmente fue a Rayovac bajo la marca registrada "Renewal". ^{[ 6 ]} Al año siguiente, Pure Energy lanzó las baterías "Pure Energy". Después de que las Renewals fueran reformuladas para ser libres de mercurio en 1995, las posteriores baterías alcalinas RAM licenciadas fueron libres de mercurio e incluyeron ALCAVA, AccuCell, Grandcell y EnviroCell. ^{[ 3 ]} Posteriormente se han introducido patentes y avances en la tecnología.

Las pilas alcalinas recargables se construyen de forma muy similar a las pilas alcalinas desechables. Una pasta catódica se introduce a presión en una carcasa de acero que constituye el terminal positivo de la batería. El electrodo negativo consiste en polvo de zinc suspendido en un gel, con un contacto de acero que se extiende hasta la base de la pila para formar el terminal negativo. Las características de las pilas alcalinas recargables que las diferencian de las pilas alcalinas desechables incluyen:

• La presencia de sulfato de bario u otros aditivos en la mezcla del cátodo , que mejoran el ciclo de carga y descarga y aumentan la capacidad al prevenir la formación de compuestos de manganeso insolubles.
• El cátodo también cuenta con un catalizador para recombinar el hidrógeno que se forma; este hidrógeno se produce a medida que los finos granos de zinc creados durante la recarga se corroen por el electrolito.
• Se añade óxido de zinc a la mezcla del cátodo para reducir la generación de gas hidrógeno; el óxido de zinc se disocia durante la carga para formar oxígeno.
• El separador entre el ánodo y el cátodo está formulado para ser particularmente resistente al crecimiento de granos de zinc, que podrían penetrar y provocar un cortocircuito en la celda. ^{[ 4 ]}

Las celdas se fabrican cargadas, listas para usar.

Aunque estas baterías se pueden usar en cualquier dispositivo que admita un tamaño estándar (AA, AAA, C, D, etc.), están diseñadas para durar más en artículos de uso periódico. Este tipo de batería es más adecuada para dispositivos de bajo consumo, como mandos a distancia, o para dispositivos de uso periódico, como linternas , mandos a distancia de televisión, radios portátiles, etc. Si se descargan menos del 25 %, se pueden recargar cientos de veces hasta aproximadamente 1,42  V. Si se descargan menos del 50 %, se pueden recargar casi por completo varias veces, hasta aproximadamente 1,32  V. Tras una descarga profunda, solo se pueden recuperar su carga original de alta capacidad después de unos pocos ciclos de carga y descarga.

Los fabricantes no recomiendan la recarga de pilas alcalinas desechables y advierten que puede ser peligroso. ^{[ 7 ]} A pesar de esta advertencia, se han recargado pilas alcalinas y se han comercializado cargadores. ^{[ 8 ] [ 9 ]} La capacidad de una pila alcalina recargada disminuye con el número de recargas, hasta que se vuelve inutilizable después de aproximadamente diez ciclos. La corriente continua de baja ondulación no es adecuada para cargar pilas alcalinas desechables; es más apropiada una corriente pulsada a una frecuencia de 40 a 200 pulsos por segundo, con un ciclo de trabajo del 80 % . La carga pulsada parece reducir el riesgo de fugas de electrolito, generalmente hidróxido de potasio (KOH). La corriente de carga debe ser baja para evitar la rápida producción de gases que pueden romper la celda. Las celdas que han sufrido fugas de electrolito no son seguras ni aptas para su reutilización. Las celdas totalmente descargadas se recargan con menos éxito que las celdas parcialmente descargadas, especialmente si se han almacenado en estado de descarga; los fabricantes de cargadores de baterías no afirman que puedan recargar celdas muertas. ^{[ 9 ]}

Intentar recargar una batería alcalina descargada puede provocar la producción de gas dentro del recipiente sellado; la presión generada por la rápida acumulación de gas puede abrir el sello de alivio de presión y causar fugas de electrolito. El hidróxido de potasio presente en el electrolito es corrosivo y puede causar lesiones y daños.

Cuando una pila alcalina se descarga, los compuestos químicos en su interior reaccionan generando una corriente eléctrica . A medida que estos compuestos se consumen y los productos de la reacción se acumulan, la pila deja de suministrar la corriente suficiente y se agota. Al hacer circular una corriente en sentido inverso, el equilibrio puede restablecerse, favoreciendo la recombinación de los reactivos originales. Las distintas pilas se basan en diferentes reacciones químicas. Algunas son fácilmente reversibles, otras no. Las reacciones utilizadas en la mayoría de las pilas alcalinas pertenecen a esta última categoría. En particular, el zinc metálico generado al hacer circular una corriente inversa por la pila generalmente no regresa a su posición original y puede formar cristales que dañan la capa separadora entre el ánodo y el electrolito.

La batería alcalina recargable fue, en su momento, más barata que otros tipos recargables. ^{[ 4 ]} Las celdas se pueden fabricar en estado de carga completa y conservan bien su capacidad. Su capacidad es aproximadamente 2/3 de la de las pilas primarias . Son de construcción de celda seca, completamente selladas y no requieren mantenimiento. Las celdas tienen una vida útil limitada, que se ve afectada por la descarga profunda; el primer ciclo proporciona la mayor capacidad, y si se descarga profundamente una celda puede proporcionar solo 20 ciclos. La energía disponible en cada ciclo disminuye. Al igual que las pilas alcalinas primarias, tienen una resistencia interna relativamente alta, lo que las hace inadecuadas para corrientes de descarga altas (por ejemplo, descargar su capacidad total en una hora).

A diferencia de las baterías alcalinas recargables, las baterías NiMH pueden soportar desde unos pocos cientos hasta mil (o más) ciclos de descarga profunda, lo que resulta en una larga vida útil; su limitación ahora suele ser por la edad más que por los ciclos. ^{[ 10 ]} La capacidad de las baterías NiMH es cercana a la de las baterías alcalinas. ^{[ 10 ]} A diferencia de las baterías alcalinas recargables o de pila primaria, las baterías NiMH tienen una baja resistencia interna . Esto hace que las baterías NiMH sean más adecuadas para aplicaciones de alta corriente que las baterías alcalinas. ^{[ 10 ]} Las tasas de autodescarga son comparables entre las baterías NiMH y alcalinas durante los primeros seis meses. ^{[ 10 ]}

Las pilas alcalinas recargables generan un voltaje de aproximadamente 1,5 V, en comparación con las pilas de níquel-cadmio (NiCd) y níquel-metal hidruro (NiMH), que generan alrededor de 1,2 V. Para algunas aplicaciones, esto puede suponer una diferencia significativa. En los casos en que la resistencia no depende en gran medida del voltaje o la corriente, dado que la potencia varía con el cuadrado del voltaje, las pilas alcalinas recargables proporcionan aproximadamente un 50 % más de potencia. Por ejemplo, las lámparas incandescentes brillan mucho más cuando se alimentan con pilas alcalinas recargables que con pilas de NiCd o NiMH.

Las pilas alcalinas recargables se desarrollan a partir de pilas alcalinas primarias y están diseñadas para resistir las fugas que podría producirse durante la recarga, de modo que se puedan recargar de forma segura muchas veces.

Según los sitios web de EnviroCell, ^{[ 11 ]} PureEnergy y el antiguo empaque de Rayovac, las baterías alcalinas recargables de estos fabricantes no contienen mercurio ni cadmio.

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