Breve historia del desarrollo de las baterías de plomo/ácido.

 La batería de plomo-ácido fue creada por el francés Gastón Planté. Se enviaron las primeras muestras a la Academia de Ciencias de Francia en 1860; en ese momento, la batería era una curiosidad de laboratorio. No fue sino hasta 13 años después (en 1873), cuando apareció el generador de corriente contínua que la batería de plomo-ácido se volvió gradualmente interesante y práctica para almacenar la energía producida por el dínamo, alimentar lámparas incandecentes y telégrafos.

    Mas adelante, en 1881, el francés Camille Alphonse Fauré adoptó el uso de compuestos de plomo para recubrir láminas de plomo, que pueden formar rápidamente sustancias activas.

    El inglés Sellon inventó la rejilla de aleación de plomo y antimonio, generalmente en porcentajes del 6% al 10%. Esta rejilla se combinó con el método de recubrimiento en polvo Fauré, y apareció la llamada placa recubierta de pasta. Este método de producción es simple, eficiente y convenientemente económico para la producción industrial en masa.

   Posteriormente, la batería de plomo7ácido fue mejorada y optimizada por el científico británico John Phillips y el estadounidense Thomas Edison, lo que condujo a su uso generalizado en aplicaciones prácticas.  Desde 1910, las baterías de plomo-ácido se han utilizado en automóviles, motocicletas, ferrocarriles, minería, comunicaciones y otros campos.

Cronología del desarrollo de las baterías de plomo-ácido     

- 1860

Planté realizó la primera batería de plomo-ácido utilizando ácido sulfúrico diluido como electrolito para formar un material activo a partir de la placa de plomo, mediante cargas y descargas repetidas.

- 1873

Con el advenimiento del generador de corriente contínua, la batería de plomo-ácido ha devenido en ser  una fuente de energía eléctrica confiable y práctica.

- 1881

Sellon inventó la rejilla de aleación de plomo-antimonio;y  Fauré inventó el método de aplicar pasta sobre plomo para formar sustancias activas.

- 1882

Cladstone y Tribe propusieron y establecieron la fórmula de reacción química aceptada, describiendo la ecuación de su funcionamiento:        

PbO₂ + 2H₂SO₄ + 2e^- → 2H₂O + PbSO₄ + SO₄^2-

Pb + SO₄^2- → PbSO₄ + 2e^-

- 1886

Udor y Lucas completaron un método conveniente para formar placas positivas (electrolito más grabador).

- 1910

Exide Corporation, una empresa norteamericana, introdujo placas positivas tubulares. Las placas negativas eran planas y empastadas con una masa de plomo puro y las positivas estaban compuestas de una serie de tubos de goma rígida  vulcanizada porosos, que en su interior contenían polvo de óxido de plomo como material reaccionante. 

- 1912 

Cadillac marcó un hito en la historia del automóvil al convertirse en el primer vehículo del mundo equipado con arranque eléctrico. Anteriormente, se encendía el vehículo mediante una manivela que hacía girar el cigüenal del motor para que arranque. 

- 1935

Haring y Thomas inventaron rejillas de aleación de plomo y antimonio, lo que mejoraba la resistencia estructural de las rejillas planas; Slegler inventó los tubos de fibra de vidrio para reemplazar los tubos de goma desarrollados por Exide Co. y que se usaban anteriormente para las placas tubulares.

- 1950 a 1970

Con la incorporación de sistemas eléctricos adicionales (como luces, radios y ventiladores) en los vehículos, la batería dejó de ser solo un elemento para el arranque y pasó a ser la fuente principal de energía para múltiples dispositivos. Esto llevó a los fabricantes a mejorar la densidad de energía y la estabilidad de las baterías. Se optimizaron las composiciones de las aleaciones de plomo y se perfeccionaron los procesos de fabricación para obtener celdas con una mayor vida útil, resistencia a vibraciones y capacidad de soportar ciclos de carga y descarga más intensos. Como resultado, las baterías ofrecían un rendimiento consistente, incluso bajo condiciones de uso exigentes.

- 1970

Deviff creó la primera batería regulada por válvula, permitiendo el uso de menor cantidad de electrolito y una eficiente recuperación de los gases de Hidrógeno y Oxígeno de este, producidos durante el proceso electrolítico durante la etapa de carga.

-1971 a 1979

Entre otros, se llevaron a cabo varios avances que hasta la actualidad se emplean en la fabricación de baterías: 

1-  la rejilla de malla expandida.

2.- Separadores de PE (polipropileno) y Separadores de PVC tipo sobre. 

3.- Tecnología de soldadura monolítica a través de la pared de los tabiques internos del monoblock (caja de la batería). 

4.- Aparecen las rejillas de aleación plomo-selenio, dando paso a baterías de bajo mantenimiento.

-1980 a 1990

El mayor hito de esta década fue la transición del estandard de 6V a 12V. En las primeras décadas del automovilismo, muchos vehículos utilizaban baterías de 6V. Sin embargo, conforme la demanda de potencia eléctrica creció, se hizo necesario adoptar un sistema que permitiera un arranque más eficaz y el funcionamiento simultáneo de múltiples dispositivos. La transición al sistema de 12V se estableció como estándar por varias razones:

1- Mayor potencia de arranque: Un sistema de 12V facilita el arranque del motor en condiciones adversas.

2.- Compatibilidad con sistemas eléctricos complejos: Permite la integración de nuevos equipos electrónicos y de seguridad sin comprometer el rendimiento.

3.- Optimización energética: La estandarización facilitó la producción en masa de baterías mas pequeñas en volumen y peso, reduciendo costos y mejorando la fiabilidad en la cadena de suministros.

-1990 a 2005

Aparecen las baterías libres de mantenimiento. 

La introducción de baterías selladas sin necesidad de añadir agua supuso un salto cualitativo en el diseño y mantenimiento de las baterías de arranque. Estas baterías selladas eliminan la necesidad de revisiones periódicas para reponer agua, lo que reduce el riesgo de fugas y derrames y facilita un mantenimiento más sencillo y seguro.

Además, se logró una mayor durabilidad gracias a las mejoras en la aleación de plomo-calcio. La optimización en la composición de las placas, que incorporó elementos capaces de reducir la autodescarga, permitió que las baterías mantuvieran su carga durante períodos más largos y ofrecieran un rendimiento más consistente a lo largo de su vida útil.

Otro avance importante fue el uso de separadores mejorados y una construcción interna reforzada. Estos elementos actúan para minimizar la formación de cristales de sulfato de plomo (sulfatación), uno de los principales factores que deterioran la capacidad y el funcionamiento de las baterías con el tiempo. Los separadores de última generación facilitan una circulación óptima del electrolito, contribuyendo a preservar la eficiencia electroquímica y prolongar la vida operativa del acumulador.

En cuanto a la carcasa o monoblock de la batería, este componente también experimentó importantes cambios en sus materiales. Tradicionalmente, las carcasas se fabricaban con materiales como la ebonita (que es un material que se compone entre otros materiales de goma elástica) o incluso vidrio, que ofrecían una protección limitada contra las condiciones adversas de uso. Con el avance de la tecnología, se adoptaron materiales plásticos de alta resistencia, como el ABS y el polipropileno.

Las principales mejoras que se obtuvieron con estos cambios de materiales:

1.- Resistencia a la corrosión y al calor: Estos plásticos son altamente resistentes a la acción corrosiva del ácido sulfúrico y pueden soportar las elevadas temperaturas generadas durante el proceso de carga y descarga.

2.- Mayor impacto y durabilidad: La nueva generación de carcasas ofrece una mejor protección contra golpes, vibraciones y otros factores mecánicos, reduciendo el riesgo de roturas o deformaciones.

3.- Hermeticidad y seguridad: La capacidad de estos materiales para conformarse de manera precisa permite lograr un sellado óptimo, evitando la entrada de humedad o impurezas que puedan afectar el funcionamiento interno de la batería.

4.- Propiedades retardantes de llama: Además, se han incorporado formulaciones retardantes de llama que mejoran la seguridad, minimizando la propagación de incendios en caso de sobrecarga o fallos internos.

- 2005 a 2025

Los mayores avances se dan en el establecimiento de 4 subclases de baterías de plomo/acido del tipo libres de mantenimiento, que podemos denominar como SLI y VRLA mejoradas (aleación plomo-calcio-estaño-plata), EFB (aleación plomo-carbono), AGM (electrolito absorvido en membrana de fibra de vidrio) y GEL (electrolito gelificado en solución de sílice). Pero no menos importante es la estandarización de nuevos sistemas industriales de producción más eficientes que el de la rejilla obtenida por fundición y colada dentro de matrices o moldes, que fué utilizado prácticamente de manera masiva durante un siglo. Estas nuevas tecnologías son las siguientes: Laminación, Prensado y Expandido. Sobre estos 3 sistemas se van ramificando y combinando todos los métodos actuales de producción.

Mas adelante, en futuras publicaciones en este blog analizaremos en detalle cada uno de los hitos y tendencias del periodo actual. Esperamos que le haya gustado la información compartida hasta el momento. Asimismo, lo invitamos a dejar en la sección de comentarios su apreciación a fin de tener un motivador feedback que nos inspire a seguir publicando. ¡Hasta la próxima!.