¿Qué es una Pila de Níquel Cadmio?
Una pila de níquel-cadmio es un tipo de pila recargable que utiliza hidróxido de cadmio para el ánodo e hidróxido de níquel para el cátodo y es un tipo de pila recargable que puede cargarse y descargarse.
Con una larga historia de más de un siglo, estas pilas se han utilizado en diversas aplicaciones, aprovechando sus ventajas, como la capacidad de descargar grandes corrientes y soportar un uso repetido.
En los últimos años, el uso de pilas de níquel-hidruro metálico y de iones de litio, que no utilizan cadmio y tienen un excelente rendimiento, se ha convertido en la corriente principal debido al uso de cadmio, que es perjudicial para el cuerpo humano, y al efecto memoria de las pilas, y el uso de pilas de níquel-cadmio está en declive.
Usos de las Pilas de Níquel Cadmio
Las pilas de níquel-cadmio se han utilizado para accionar motores de herramientas recargables y aspiradoras, y como fuentes de energía de emergencia, aprovechando su resistencia a la sobrecarga y descarga y su capacidad para descargar grandes corrientes.
Hay dos tipos de baterías de níquel-cadmio: las de tipo sinterizado, que tienen una gran capacidad de descarga para accionar motores, y las de tipo espumado, que tienen una capacidad relativamente alta, se consideraban adecuadas para su uso como fuentes de energía, pero ahora sólo se utilizan en aplicaciones limitadas, sobre todo en este último caso, ya que son inferiores a las baterías de níquel-hidruro metálico y de iones de litio.
En el pasado también se utilizaban como pilas secas recargables, pero como tienen un pronunciado efecto memoria y no son adecuadas para la recarga, las pilas de níquel-hidruro metálico son ahora el pilar de las pilas recargables.
Principios de las Pilas de Níquel Cadmio
Una pila de níquel-cadmio consta de electrodos y una solución de hidróxido de potasio como separador (electrolito) y tiene una fuerza electromotriz nominal de 1,2 V.
Cuando se descarga una pila de níquel-cadmio, se forma hidróxido de cadmio por la reacción del agua con el cadmio metálico en el ánodo en presencia de iones de hidróxido, durante la cual se liberan iones de hidrógeno y electrones. Por otro lado, en el lado positivo del electrodo, el oxihidróxido de níquel recibe iones de hidrógeno y electrones en presencia de agua, produciendo hidróxido de níquel.
Durante la carga, se produce la reacción contraria a la de la descarga: en el ánodo, el hidróxido de cadmio recibe electrones y se reduce a cadmio, mientras que en el lado del cátodo, el hidróxido de cadmio se convierte en oxihidróxido de níquel en presencia de iones hidróxido, liberando agua y electrones.
El electrolito y los electrodos tienen una baja resistencia interna debido a sus propiedades, lo que los hace adecuados para la descarga de alta corriente, e incluso si se sobredescargan, el rendimiento puede restablecerse mediante cargas y descargas repetidas. También es capaz de mantener un voltaje que puede soportar su uso en entornos de baja temperatura, de -20 a -40°C.
Estructura de las Pilas de Níquel Cadmio
Las baterías de níquel-cadmio están disponibles en forma cilíndrica y cuadrada, aunque el tipo cilíndrico se explica con más detalle.
El tipo cilíndrico consta de un compuesto de níquel como electrodo positivo, un separador hecho de hidróxido de potasio y no fibras, y una placa de compuesto de cadmio como electrodo negativo, que se apila y enrolla en espiral, y se inserta en una lata exterior. Los electrodos negativo y positivo entran en contacto con los terminales negativo y positivo respectivamente (o a través de cables que recogen la corriente) para emitir electricidad al exterior. En el caso del tipo cuadrado, la estructura consta de varias placas de electrodos positivos y negativos enfrentadas a través de separadores.
La batería actual de níquel-cadmio tiene una estructura conocida como de tipo sellado. Cuando se inventaron las baterías de níquel-cadmio, eran de tipo abierto, pero el tipo sellado elimina la necesidad de consumir agua y el líquido de reposición asociado debido a la descomposición del electrolito cuando se sobrecarga. Además, las baterías de níquel-cadmio están diseñadas para que la capacidad del electrodo negativo sea mayor que la del positivo. Esto significa que aunque el cátodo esté completamente cargado, queda una parte descargada en el ánodo, y la parte descargada absorbe oxígeno, impidiendo así la generación de hidrógeno en el ánodo. Como resultado, se evita que la batería estalle debido al aumento de la presión interna, así como el consumo de electrolito. Además, las baterías de níquel-cadmio están provistas de una válvula para purgar el gas en caso de aumento de la presión interna.