Una pila nunca funciona mejor que la primera vez que la cargas. Está en su naturaleza: Almacenan energía para nosotros, pero lo hacen con menos eficacia cada vez que las recargamos.
No es que no haya cosas que podamos hacer para que las baterías mantengan mejor su carga, como aconsejan con gusto expertos como Venkat Srinivasan. «No utilices el portátil como si fuera un ordenador de sobremesa», dice. «Cuando esté completamente cargado, desenchúfalo. La batería ya está cargada, y seguimos insistiendo en cargar más y más».
Mientras decía eso, no pude evitar echar una mirada nerviosa al portátil en el que estaba transcribiendo furiosamente sus palabras. Por supuesto que estaba enchufado. Por supuesto que había estado así por lo menos desde ayer, y por supuesto que lo que antes era al menos un par de horas de duración de la batería era ahora probablemente a lo sumo una media hora desenchufada. Con suerte, Srinivasan no podría darse cuenta de mi mala gestión de la batería sólo con hablar conmigo.
Srinivasan es uno de los principales investigadores que exploran la ciencia de las baterías en el Laboratorio Nacional Argonne, situado a media hora al suroeste de Chicago. Conoce todos los trucos para evitar que la batería de un teléfono o un portátil pierda su capacidad de mantener la carga. El principal secreto, dice, es no cargar nunca el dispositivo hasta el final.
«Lo mejor que se puede hacer es llegar al 70 u 80 por ciento de carga, no superarlo y mantenerse en ese rango», dice. La razón de este consejo radica en la estructura química de la batería de iones de litio que alimenta la mayoría de los aparatos electrónicos de consumo y, cada vez más, los vehículos eléctricos. Los actos de carga y descarga de una batería pueden hacer que sus materiales se expandan y se contraigan, sometiendo a toda la batería a tensiones y acortando su vida útil.
Si se deja que la batería de un teléfono funcione hasta que se agote y luego se vuelve a cargar al 100%, puede que sólo tenga unos cientos de ciclos antes de dejar de funcionar. Según los cálculos de Srinivasan, alguien que se empeñe absurdamente en mantener los cambios de la batería en un nivel mínimo -por ejemplo, entre el 75 y el 78%- podría conseguir hasta 300.000 ciclos.
Srinivasan admite que ese tipo de gestión precisa de la batería va a suponer casi con toda seguridad más problemas de los que merece la pena para la mayoría de la gente, por lo que recomienda un enfoque más sencillo para que las baterías mantengan su carga.
Más allá de los problemas estructurales, ¿por qué es tan perjudicial para una batería mantenerla completamente cargada, o incluso cargarla hasta el final? Desde su primera carga, las baterías libran una batalla perdida con su propia química.
Las baterías recargables, como las de un teléfono o un ordenador portátil, generan corriente eléctrica a partir del movimiento entre electrodos de partículas cargadas, o iones, del elemento litio; por eso las llamamos baterías de iones de litio.
Cuando una batería se descarga, las partículas se mueven del electrodo negativo al positivo, también conocidos como ánodo y cátodo, respectivamente. El proceso se invierte durante la carga. En las baterías de iones de litio, el ánodo suele estar hecho de un compuesto de carbono conductor de la electricidad, como el grafito, mientras que el cátodo está hecho de un compuesto a base de litio que puede absorber y liberar los iones de litio.
Aquí es donde empieza el problema si, por ejemplo, un teléfono se deja enchufado toda la noche. Los iones reaccionan con el cátodo en un proceso químico llamado oxidación, que consume parte del litio de la batería. Cuanto más tiempo se produzcan estas reacciones, más partículas se pierden para mantener la corriente de la batería. No se tarda tanto en descargar las partículas, lo que significa que la batería se vacía mucho más rápido de lo que solía. El problema puede empeorar si la batería se carga a un ritmo demasiado rápido, lo que también merma su capacidad.
Las baterías se enfrentan a peligros que van más allá de la sobrecarga, ya que el entorno químico se degrada inexorablemente incluso si siempre se está perfectamente atento a cuándo desenchufar el teléfono.
«Con los iones de litio, algunos se pierden», explica el científico de materiales Michael Toney, investigador del Laboratorio Nacional de Aceleradores SLAC, cerca de la Universidad de Stanford. «Se quedan atascados en lugares en los que ya no son capaces de volver a pasar entre el ánodo y el cátodo. Partes del ánodo o del cátodo se desconectan electrónicamente del colector de corriente. Esa es la parte de la batería que recoge los electrones que van de un lado a otro mientras se carga y descarga la batería»
Los iones de litio viajan entre los electrodos a través de productos químicos líquidos llamados electrolitos. Esos electrolitos son esenciales para todo el funcionamiento, pero también sufren reacciones con el ánodo que acortan la vida útil de la batería.
«La naturaleza, por desgracia, quiere que se produzca esa reacción, así que se producirá», dijo Srinivasan. Lo único que pueden hacer los diseñadores de baterías es intentar que esa reacción sea mínima. «Pero no es perfecto. Se vuelve contra ti».
Aún así, a pesar de lo delicadas que pueden ser las baterías de iones de litio, la mayoría de la gente probablemente no va a notar demasiado el problema, simplemente porque no guardan su teléfono o su portátil el tiempo suficiente para que la situación de la carga sea realmente grave. Puede que haya una resignación casi subconsciente de que, sí, es hora de rendirse y usar el portátil como un escritorio permanentemente enchufado, o una vaga sensación de que el teléfono no parece tener ni de lejos la duración de la batería que se anunciaba. Pero, a menos que piense conservar sus aparatos electrónicos mucho más allá de tres años, no será un gran problema.
¿Pero qué pasa con los coches eléctricos, que funcionan con versiones mucho más grandes de baterías de iones de litio similares? La mayoría de las personas que desembolsan más de 70.000 dólares por un coche Tesla van a querer que esa batería mantenga la carga durante varios años, quizás incluso una década o más. En todo caso, los vehículos eléctricos presentan problemas únicos en la gestión de la carga que los aparatos electrónicos domésticos no tienen.
«Normalmente, si se pisa el acelerador, se quiere que el coche responda adecuadamente», dijo Toney. «Así que eso puede hacer que la batería funcione con mucha fuerza durante un corto periodo de tiempo. Ese no es el tipo de descargas que se ven en un ordenador portátil o en un teléfono móvil».
Más allá del uso habitual, todas las baterías son sensibles a las fluctuaciones de temperatura, y algunas baterías de teléfonos u ordenadores portátiles están programadas para apagarse automáticamente si se calientan demasiado. Una batería de Tesla, que equivale aproximadamente a 8.000 baterías de teléfonos móviles, puede calentarse mucho más durante su uso. Y es posible que la estación de carga esté en un lugar frío, creando una oscilación de temperatura potencialmente peligrosa.
También está la cuestión de la rapidez con la que un vehículo eléctrico necesita cargarse. Por ahora, muchos conductores de coches eléctricos se conforman con cargar su vehículo durante la noche, lo que significa que la batería del coche puede recuperar la carga a un ritmo lento y seguro. Pero cualquier infraestructura futura para coches eléctricos va a necesitar el equivalente a las gasolineras: lugares donde los conductores puedan repostar en viajes largos.
«Lo ideal sería que los vehículos eléctricos se cargaran en un tiempo cercano a los 15 minutos, es decir, en el punto en el que te imaginas que alguien entra en una estación de recarga, va al baño, se toma algo y ya está cargado y listo para salir», dijo Toney. «Eso consume mucha energía, y las baterías aún no son capaces de hacerlo. No se cargan a plena capacidad. Si se intenta recargar la batería a ese ritmo, fallará rápidamente».
La batería de iones de litio es un invento extraordinario, que ha contribuido a impulsar revoluciones tecnológicas en el uso de ordenadores, teléfonos y, finalmente, coches. Pero la misma química interna que las hace tan ideales para alimentar nuestros dispositivos indispensables también significa que su tiempo es intrínsecamente limitado.
Conseguir que las baterías mantengan la carga durante más tiempo es uno de los muchos problemas fundamentales que los científicos especializados en baterías están tratando de resolver, ya sea mejorando la configuración que ya existe o creando algo nuevo y mejor.
Mientras esperamos, considere seguir el consejo de Srinivasan: «¡Al menos no dejes el portátil enchufado!». Al menos para los que no hemos arruinado ya por completo la vida de la batería de nuestro ordenador, eso es.