Por qué explotan las baterías de algunos smartphones (científicamente hablando)
Seguramente recordarás que los últimos meses de 2016 estuvieron marcados por la explosión de cierto modelo de smartphone de cierta marca --no hagamos leña del árbol caído--. Lo cierto es que, más allá de lo anecdótico de este suceso, las baterías de los smartphones pueden explotar por diversos motivos, no necesariamente por un fallo de diseño. Al fin y al cabo, las baterías están compuestas por elementos químicos que reaccionan entre sí y que, en determinadas condiciones, pueden acabar provocando una explosión espontánea sin previo aviso. Pero ¿por qué ocurre esto? ¿Qué pasa dentro de las baterías para que exploten?
Lo primero que tienes que saber es qué es una batería. Grosso modo, una batería es un dispositivo que permite almacenar energía eléctrica y controlar el flujo de electricidad --que consiste en electrones circulando de un punto a otro a través de un material conductor--. Dichos dispositivos cuentan con tres componentes principales que forman un circuito:
- Ánodo: polo negativo de la batería, del que salen los electrones.
- Cátodo: polo positivo de la batería, al que van los electrones.
- Electrolito: líquido entre ambas partes.
El proceso por el que los electrones fluyen del ánodo al cátodo se llama reducción-oxidación, también conocido como redox. En este proceso, un componente se oxida (pierde electrones) y uno se reduce (gana electrones). Este proceso es reversible, motivo por el que se le llama "ciclo", pero no de forma infinita. Llega un punto en el que los materiales pierden propiedades y su capacidad se reduce. Ahora entiendes lo de que una batería tiene X ciclos de carga, ¿verdad?
Hablemos de las baterías de los móviles
Las baterías de los móviles están hechas de Ion-Litio, un metal que permite una fácil transferencia de electrones con un peso bastante ligero. Dentro de las baterías tenemos tres materiales: óxido de litio y cobalto en el cátodo, grafito en el ánodo y una sal de litio mezclada con uno o varios alquil carbonatos (dimetilcarbonato, por lo general) en el electrolito. Los materiales funcionan, prueba de ello es que todos los smartphones los llevan en su interior, pero no están exentos de problemas. Sin ir más lejos, el litio es un metal alcalino, y reacciona con mucha facilidad. Lo mismo ocurre con el dimetilcarbonato.
Por lo general, los electrolitos de las baterías suelen ser inflamables y pueden tener pequeñas dendritas o ramificaciones que producen cortocircuitos.
Cuando se junta el litio con el dimetilcarbonato se produce lo que se conoce como "escape térmico", que genera una combustión espontánea. Básicamente, cuando estos dos compuestos se unen, reaccionan y el teléfono sale ardiendo en cuestión de un segundo. ¿Y por qué ocurre esto? En pocas palabras, por cualquier aumento rápido del calor, véase:
- Sobrecarga de la batería (que produce calor).
- Sobrecalentamiento de la batería.
- Daños físicos de la batería.
- Diseños defectuosos que causen cortocircuitos.
Pero no se queda ahí. Cuando se produce un sobrecaletamiento, el óxido de cobalto de litio libera oxígeno, un gas que reacciona con el electrolito de alquil carbonato. Este puede descomponerse y generar dióxido de carbono, que saldrá despedido hacia fuera, abriendo la cámara en la que se encuentra el electrolito y liberando su contenido inflamable. También se puede liberar nitrógeno y metano, dos gases que pueden llegar a una temperatura de hasta 850 grados centígrados.
¿Qué solución se le puede dar? La respuesta la tiene John B. Goodenough, profesor de la Universidad de Texas y creador de las actuales baterías de Ion-Litio. Su nuevo diseño usa un electrolito cristalizado en lugar de líquido, lo que corta de raíz la reacción química explosiva, permite almacenar tres veces más energía y reducir el tiempo de carga a unos cuantos minutos. ¿Veremos esta tecnología en nuestros smartphones? Solo el tiempo lo dirá.
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