Únete 
Únete 
El Ánodo y Cátodo, tanto por sus materiales como por las funciones que realizan, resultan esenciales para el buen rendimiento de la batería y que el flujo de energía resulte fluido.
¿Qué es el Ánodo y Cátodo?
Una batería cuenta con electrodos con cargas eléctricas y funciones opuestas durante la descarga. El ánodo es el electrodo negativo que libera electrones e iones de litio, mientras que el cátodo es el electrodo positivo que los recibe.
Por lo general, el material con el que se realiza el ánodo es grafito poroso, que libera iones de litio al electrolito y electrones al circuito externo, proporcionando energía. Su función es conseguir una intercalación eficiente de los iones de litio, de formar que los ciclos de carga y descarga mantengan una estabilidad estructural, favoreciendo el flujo de energía.
Se emplea grafito, un material derivado del carbono, por su alta conductividad, además de contar con una estructura muy estable. Otra característica favorable del grafito es su óptima relación coste/rendimiento. También se está trabajando con otros materiales, como el silicio o el litio metálico para aumentar su densidad energética.
Durante la descarga de energía, el cátodo se encarga de recibir los iones de litio del electrolito y los electrones del circuito externo. La composición del cátodo es variada, puesto que incluye óxidos metálicos estratificados como óxido de litio y cobalto, fosfato de litio y hierro, u óxido de níquel, manganeso y cobalto. Su composición es fundamental, porque determina la capacidad, el voltaje y la longevidad de la batería.
Durante su actividad, el cátodo experimenta reacciones de reducción mediante la ganancia de electrones, una función esencial para que la batería almacene y distribuya energía eléctrica de una manera eficaz.
Los materiales de los electrodos son esenciales en la batería, no sólo en su capacidad, eficiencia y ciclo de vida, sino también en su seguridad. Los ánodos de litio metálico ofrecen alta capacidad, pero hay riesgo de sufrir cortocircuitos. Igualmente, los cátodos de fosfato de litio y hierro tienen un elevado nivel de seguridad y una vida útil mucho mayor que los de óxido de litio y cobalto.
¿Cómo funcionan el ánodo y el cátodo de una batería?
El proceso es complejo, pero la explicación es bastante sencilla. Durante la descarga, los iones de litio se trasladan del ánodo al cátodo a través del electrolito, mientras que los electrones fluyen por el circuito externo del ánodo al cátodo, alimentando los dispositivos. Durante ese proceso, las reacciones químicas producidas en ambos electrones es lo que permite el correcto funcionamiento de la batería.
Hay un efecto de acción/reacción en la relación entre ánodo y cátodo. El ánodo se oxida, liberando electrones e iones de litio. Por su parte, el cátodo se reduce, aceptando electrones e iones de litio.
Así reaccionan durante la descarga, pero en el proceso de carga se invierte el flujo, de manera que los iones de litio regresan al ánodo y los electrones al circuito externo para restaurar la energía. Las funciones coordinadas permiten que las baterías recargables, como las de fosfato de litio y hierro, tengan un ciclo eficiente.
¿Cómo influyen el cátodo y el ánodo en la duración de la batería?
La industria está trabajando en los ánodos de silicio porque este material tiene una mayor capacidad de absorción de litio, y además de una manera más rápida. Esto significa que se ofrece mayor densidad energética y una tasa de carga superior. Es decir, que se reduce el tiempo de carga y se pueden emplear baterías más ligeras y pequeñas, o mantener las baterías del tamaño actual como una mayor capacidad de carga.
Aunque se han buscado muchas composiciones químicas para el cátodo, este electrodo no ha experimentado una evolución tan grande como el ánodo. Sin embargo, recientemente se ha intensificado la investigación en el desarrollo de cátodos de sodio, que se ha convertido en una opción lógica dada su abundancia, lo que hace que sea más barato de conseguir, y su mayor seguridad.
No obstante, el empleo del silicio se ha convertido en una línea de investigación prioritaria en la industria de las baterías, tanto en el ánodo como en el cátodo. Tiene una clara contrapartida dado que mejora notablemente tanto la densidad energética como la velocidad de carga, y este es un detalle crucial en las baterías, porque la industria del automóvil se ha centrado en mejorar la velocidad de carga, una vez que ha alcanzado un nivel de autonomía que se puede considerar óptimo.
Recargar lo más pronto posible y con mayor intensidad de carga se ha convertido en el principal objetivo de los fabricantes de vehículos eléctricos, y este detalle que marca la diferencia con los tiempos de los vehículos de combustión, es una premisa fundamental de la industria. Y como vemos, todo empieza por esos pequeños desconocidos, el ánodo y el cátodo, que a partir de ahora seguro que nos resultan mucho más familiares.