L. Fernando Arpón Izarzugaza, Responsable de la división de Baterías y Pilas Industriales de Ukai, S.A.


En los últimos años las baterías recargables han experimentado una profunda evolución debido al cambio de los dispositivos electrónicos de gran consumo. Algunos fabricantes han puesto en el mercado versiones portátiles de sus dispositivos, y también han aparecido nuevos aparatos portátiles que demandan una cantidad de energía demasiado elevada como para funcionar con pilas desechables. La cámara fotográfica digital, por su parte, ha potenciado la utilización de baterías recargables ya que su consumo electrónico es muy elevado.
Estas nuevas tendencias han traído consigo un amplio desarrollo de las baterías recargables. Se han implantado nuevas tecnologías y otras han evolucionado mucho. Los fabricantes de baterías han hecho grandes esfuerzos tecnológicos para aumentar la densidad de energía de las baterías. Esto es, la capacidad que tiene una batería con respecto al volumen que ocupa. Así, hace poco más de tres años apenas se encontraban en el mercado baterías tamaño AA (R6) de tecnología Ni-MH que alcanzaran los 2000 mAh. Hoy en día el mercado presenta una amplia oferta de marcas que en este tamaño AA ofrecen un abanico inmenso de capacidades pudiéndose encontrar algunas marcadas hasta con 2800 mAh. Pero, ¿Cómo podemos saber cuál es la capacidad real de las baterías?
En primer lugar, hay que remitirse al proceso de fabricación y clasificación de las baterías. Cuando un fabricante decide fabricar baterías de, por ejemplo, 2000 mAh. tiene que medir todas las baterías para analizar cuál ha sido el resultado de la producción. Todas las baterías se analizan y se clasifican en grupos que abarcan un rango de capacidades. Por ejemplo las baterías de 1900 - 1950 mAh se clasifican en un grupo. Las de 1950 - 2000 mAh se clasifican en otro grupo. Y así sucesivamente. Las baterías del grupo de 1950 - 2000 mAh se dice que son baterías de Capacidad mínima 1950 mAh. Por lo tanto podemos adoptar la conclusión de que el fabricante nos garantiza que la capacidad mínima es de 1950 mAh. La Capacidad típica es la más abundante en ese grupo de baterías. Si un fabricante nos dice que las baterías son de 1950 mAh mínimo y 2000 mAh típico podemos entender que las mayoría de las baterías serán de 2000 mAh pero puede que algunas estén cercanas a los 1950 mAh.

Rigor en la clasificación
La seriedad y prestigio de cada fabricante influye en la amplitud de estos grupos de clasificación así como en el rigor a la hora de la clasificación. No es igual un grupo de baterías de capacidad típica 2000 mAh cuya capacidad mínima es 1800 mAh que otro grupo de baterías de capacidad típica 2000 mAh cuya capacidad mínima es 1950 mAh.
Y ¿cómo se mide la capacidad? La norma IEC61951-1 (para baterías de Ni-Cd) y la IEC61951-2 (para baterías de Ni-MH) son las aplicadas para unificar la designación, medir la capacidad, la resistencia interna, la endurancia, la conservación de la carga, la seguridad frente a sobrecargas, etc.
Con respecto al método aplicable para medir la capacidad (C), estas normas dan instrucciones en función de la supuesta capacidad de una batería. Así, si tenemos una batería de 2000 mAh diremos que su C es 2000. Luego, utilizaremos intensidades de carga o de descarga relacionadas con esta C. Por ejemplo cargar a C/10 es, en nuestro ejemplo, cargar a 2000/10 = 200 mA. Descargar a C/5 es, en nuestro ejemplo, descargar a 2000/5 = 400 mA.
Con estos conocimientos previos podemos enumerar las directrices que la norma IEC60285 nos da para una correcta medida de la capacidad de una batería.
1) Primero debemos descargar la batería, a temperatura de 20† con C/5 hasta que alcance menos de 1V.
2) En segundo lugar cargaremos la batería durante 16 horas con una intensidad C/10 a una temperatura de 20†.
3) Dejaremos la batería en reposo durante 60 -240 min.
4) Descargaremos la batería a C/5 hasta que el voltaje sea inferior a 1V a 20†.
Durante esta descarga la batería debe tener un voltaje no inferior a 1V por un tiempo superior a 5 horas. Si esto se cumple, podemos certificar que la batería es de la capacidad “C” prevista.
No resulta fácil realizar la prueba de capacidad de una batería, ya que para ello debemos aplicar a la batería una descarga de intensidad constante. Existen instrumentos de laboratorio (como el mostrado en la fotografía) capaces de aplicar estos procesos de medición a diferentes baterías a la vez, con parámetros de configuración independientes. Esta instrumentación, de muy elevado coste, representa una ayuda fundamental para controlar la calidad de una línea de baterías.

Capacidad real
En general, las baterías suelen indicar la capacidad típica. Podemos encontrar en el mercado varias baterías de una capacidad determinada, pero sin conocer la capacidad mínima del grupo de baterías es difícil saber cuales son de más capacidad real. Algunas veces, las recomendaciones de carga del fabricante nos puede ayudar a adivinar cuál es la capacidad mínima de estas baterías. Por ejemplo, si nos dicen que tenemos que cargar unas baterías a 180 mA durante 16 horas, podemos deducir que si C/10 es 180 mAh la C de ese rango de baterías es de unos 1800 mAh. Es aconsejable fijarse en estos pequeños detalles ya que es muy probable que una batería marcada con 2500 mAh, pero que el fabricante nos aconseja cargar a 180 mA, tenga menos capacidad real que una batería marcada con 2500 mAh que el fabricante nos dice que es de 2400 mAh mínimo.
Hay que tener en cuenta que las baterías no presentan su mejor capacidad hasta el tercer o cuarto ciclo. Una batería va perdiendo capacidad paulatinamente. A medida que la cargamos y descargamos su capacidad va menguando. Por lo tanto, debemos ser conscientes que cada vez que hagamos la medición de la capacidad, la batería tendrá una capacidad ligeramente inferior a la anterior.
Las normas mencionadas especifican también el método que se debe aplicar para determinar la endurancia en ciclos de una batería. Esto es, el número de veces que podremos cargar y descargar una batería. El procedimiento consiste en aplicar a la batería grupos de 50 ciclos con una intensidad de carga y de descarga específicos. Cada vez que lleguemos al ciclo 50 se mide la duración de la descarga aplicando el procedimiento completo descrito anteriormente. Si la batería dura más de 3 horas comenzaremos un nuevo bloque de 50 ciclos. Cuando la duración de un ciclo 50 sea inferior a 3 horas se considera que la batería está agotada. Las normas nos indican que una batería de Ni-MH debe durar más de 500 ciclos.

Vida de la batería
Existen muchos factores que reducen la vida de una batería. Los métodos de carga rápidos que no incorporan un control minucioso del fin de carga (mediante la detección -ΔV) producen temperaturas elevadas en el interior de la batería que provocan un envejecimiento prematuro de la misma.
Una carga errónea con la polaridad invertida es absolutamente letal para la batería. Suele producir pérdidas de los compuestos que en muchos casos conllevan el deterioro definitivo de la batería.
Un factor determinante de la calidad de una batería es el sellado de la misma, así como la incorporación de elementos de seguridad para prevenir el riesgo de explosión debido al aumento irracional de la presión interna. No olvidemos que las baterías de Ni-Cd y Ni-MH tienen impedancias internas muy bajas. Esta característica hace que, en el caso de un cortocircuito accidental, la intensidad entregada sea de un valor muy alto lo cual produce a su vez una temperatura interna muy elevada. Estas temperaturas elevadas pueden poner a prueba los elementos de seguridad para prevenir la explosión de un elemento.