Las baterías recargables actuales, como las de iones de litio (Li-ion), ofrecen una potencia constante y una vida útil aceptable. Sin embargo, estas baterías tienen una capacidad relativamente baja, periodos de carga más largos y un menor número total de ciclos de carga que las baterías de grafeno de dimensiones similares.
Actualmente, los usuarios de pilas tipo D con baterías de iones de litio tienen suerte si logran mantener la carga cuando la necesitan. El tiempo promedio para recargar completamente una pila tipo D puede ser de varias horas. Ahora imagine si la misma batería pudiera mantener la carga durante una semana. Si eso le parece increíble, imagine que la carga se realizara en mucho menos tiempo.
Este artículo explorará la historia de la batería D y explicará hacia dónde puede evolucionar esta tecnología en el futuro cercano.
¿Qué son las pilas D?
Las pilas tipo D son un tamaño típico de pila seca. Son modelos fácilmente reemplazables y muy utilizados en dispositivos electrónicos y domésticos. El término «pila seca» indica que esta pila es diferente de las pilas húmedas, más especializadas, que contienen líquido, como su nombre indica.
¿Cómo es una pila de tamaño D? Normalmente, tienen forma cilíndrica y robusta. El polo positivo, situado en la parte superior de cada pila, tiene una tapa metálica distintiva con forma de tetón.
La invención de las pilas D se produjo en 1898. Hoy en día, a veces se hace referencia a la pila como R20, en referencia a su designación por parte del organismo de normalización, la Comisión Electrotécnica Internacional (IEC).
Las baterías de tamaño D están disponibles tanto en modelos tradicionales no recargables como en modelos recargables.
Tipos de pilas D
Las pilas primarias pueden ser alcalinas, de litio, de zinc-carbono o de disulfuro de hierro y litio (LiFeS2). Las de zinc-carbono y LiFeS2 son las únicas pilas desechables puras de estas composiciones químicas. Las pilas alcalinas y de litio tienen alternativas recargables, como las memorias RAM y las de iones de litio o litio recargables. Las de níquel-metal hidruro (NiMH) y níquel-cadmio (NiCd) son pilas recargables con voltajes nominales y otras características predeterminadas por su composición química específica.
Dimensiones y especificaciones de la batería D
El tamaño típico de una pila D oscila entre 58,0 y 61,50 mm. Su diámetro varía entre 33,0 y 34,20 mm aproximadamente, y su peso entre 160 y 180 gramos. Existen pilas de repuesto de los tipos 373, FR20, 13LF, 13A, 13D, LR20, R20, MN-1300, MX-1300 y BA-30.
¿Cuáles son las ventajas de una batería tipo D?
Las pilas de tamaño D se utilizan en aplicaciones de alta corriente debido a su mayor capacidad y tamaño para almacenar energía. Son típicas en linternas grandes, receptores y transmisores de radio, pistolas Nerf y muchos otros dispositivos que requieren más potencia. Las pilas de tamaño D, tanto recargables como no recargables, son fáciles de conseguir.
Crédito de la imagen: DrFlux
Las principales ventajas de las pilas D son:
- Pueden durar hasta 4 veces más que otras pilas secas.
- Mejor rendimiento: ideal para aplicaciones de alto consumo.
- Batería de larga duración: puede cargarse/descargarse repetidamente hasta 500-1000 ciclos de vida útil.
- Puede permanecer a alto voltaje durante un período más prolongado.
¿Cuáles son las desventajas de una batería tipo D?
La principal desventaja de la pila D es su mayor tamaño. Este mayor tamaño implica un mayor peso. Por lo tanto, el peso de objetos como las linternas aumenta considerablemente debido al peso de la pila D.
Las pilas primarias deben reemplazarse constantemente, lo que las hace económicas inicialmente pero costosas a largo plazo. Las pilas secundarias son más caras, sobre todo porque hay que comprar un cargador, pero duran más.
Las principales desventajas de las pilas D son:
- El tamaño y el peso de la batería
- El coste de adquirir las baterías puede llegar a ser elevado.
- Existen riesgos de peligros químicos.
- Eliminación adecuada para prevenir riesgos ambientales
¿Cuál es el futuro de la batería D?
La tecnología de las pilas tipo D ha avanzado mucho desde 1898. Hemos determinado las ventajas y desventajas de este tamaño de pila. Sin embargo, de cara al futuro, ¿cómo puede la tecnología mejorar sus puntos débiles?
La industria de las baterías busca mantener su viabilidad futura. Para ello, es imprescindible el avance tecnológico. Por lo tanto, el éxito de las baterías D depende de cómo la tecnología mejore el producto de estas baterías de mayor tamaño.
Actualmente, el gobierno de Estados Unidos está impulsando con fuerza la mejora de la tecnología de baterías . Por lo tanto, cabe esperar que la investigación y el desarrollo...
¿Cómo mejorar la batería D?
El futuro de las pilas tipo D requiere superar algunas desventajas para convertirse en un mejor producto. El peso y los riesgos asociados a su producción son las principales preocupaciones.
Aquí presentamos algunos avances en los que las baterías D podrían mejorar en el futuro.
- Baterías de tungsteno y litio NanoBolt
Investigadores de N1 Technologies , Inc. trabajan en materiales para ánodos de baterías mediante la adición de tungsteno. La zona polarizada también presenta nanotubos multicapa unidos a un sustrato de cobre, creando así una nanoestructura reticular.
La nanoestructura presenta una extensa superficie que permite la adhesión de más iones durante los procesos de recarga y descarga. Por lo tanto, la recarga de la batería de litio-tungsteno NanoBolt será más rápida y proporcionará mayor potencia.
- Baterías de óxido de zinc-manganeso
Un equipo del Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico del Departamento de Energía , al explorar las creencias convencionales, observó una sorprendente reacción de conversión química en una batería de óxido de zinc y manganeso. Esta reacción podría aumentar la densidad energética de las baterías existentes sin incrementar los precios, siempre que se controle el procedimiento.
- Baterías de electrolito de organosilicio
Una preocupación con las baterías de litio es el riesgo de que el calor del electrolito provoque un incendio o una explosión. Para explorar alternativas más seguras que el sistema de solventes a base de carbonato utilizado en las baterías de iones de litio, los profesores de química Robert Hamers y Robert West, de la Universidad de Wisconsin-Madison, diseñaron solventes líquidos de organosilicio (OS) . Los avances en ingeniería de electrolitos a nivel molecular podrían mejorar las baterías de tipo D.
- Baterías de electrolito de gel con nanocables de oro
Además, en busca de un mejor electrolito para las baterías de iones de litio, la Universidad de California, Irvine, está experimentando con geles . Los geles son menos volátiles que los líquidos. Probaron recubriendo nanocables de oro con dióxido de manganeso y luego revistiéndolos con gel electrolítico. Si bien los nanocables suelen ser demasiado blandos para su uso en baterías, estos han adquirido resistencia. Al cargar el electrodo resultante, los investigadores descubrieron que soportaba 200 000 ciclos sin perder su capacidad de mantener la carga. En comparación con los 6000 ciclos de una batería convencional, se trata de un logro significativo.
- Baterías TankTwo String Cell ™
El lento proceso de recarga supone un obstáculo para el uso de baterías recargables. TankTwo propuso modularizar una batería, reduciendo el tiempo de carga de horas a minutos. El conjunto de pequeñas celdas autoorganizadas e independientes se encuentra dentro de una carcasa de plástico recubierta con un material conductor, formando una celda en cadena. Esto permite que la celda se conecte rápida y fácilmente con otras celdas. Una unidad de procesamiento interna controla las conexiones en la celda electroquímica, mejorando así la velocidad de carga.
En resumen
La pila tipo D presenta numerosas ventajas en su uso actual. Asimismo, se prevé un aumento en su uso en el futuro. A medida que la tecnología se centra en la miniaturización y la mejora de la eficiencia de los productos, se irá incorporando a artículos cada vez más esenciales.
Por lo tanto, cuando mejoren las pilas AAA más pequeñas, también mejorará la tecnología para las pilas más grandes.
Ahora imagine baterías D recargables y ligeras que pueden mantener la carga durante seis meses a un año con una carga de cinco minutos.
El futuro se presenta prometedor para la batería de celda D.
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