¿Cómo funcionan las pilas? Explicación sencilla (y cómo funcionan las recargables)

Una pila es una pequeña «fábrica» que convierte energía química en electricidad. Dentro hay dos materiales distintos que «quieren» intercambiar electrones, y un tercero que solo les deja hacerlo si los electrones dan la vuelta por fuera, a través de tu linterna, tu mando o tu juguete. En este artículo te explicamos de forma sencilla cómo funciona una pila, qué pasa por dentro de una recargable y por qué unas dan 1,5 V y otras 1,2 V.

¿Qué es una pila?

Una pila es un dispositivo que almacena energía en forma química y la libera como corriente eléctrica continua cuando se conecta a un circuito. Técnicamente, una pila es una celda electroquímica: un conjunto de dos electrodos de materiales distintos (ánodo y cátodo) separados por un electrolito. Cuando una pila puede recargarse invirtiendo esa reacción química se llama pila recargable o acumulador.

Las partes de una pila

Toda pila, desde una AA hasta la batería de tu móvil, tiene cuatro piezas básicas:

• Ánodo (polo negativo, –): el material que cede electrones. En una pila alcalina es zinc.
• Cátodo (polo positivo, +): el material que acepta electrones. En una alcalina es dióxido de manganeso.
• Electrolito: una sustancia (líquida, en pasta o en gel) que deja pasar iones, pero no electrones. En las alcalinas es hidróxido de potasio, de ahí su nombre.
• Separador: una lámina porosa que evita que ánodo y cátodo se toquen y provoquen un cortocircuito interno.

Cómo genera electricidad una pila, paso a paso

1. Diferencia de «ganas» de electrones. El ánodo tiende a soltar electrones y el cátodo a captarlos. Esa diferencia química es lo que medimos como voltaje.
2. El camino corto está cerrado. Los electrones no pueden atravesar el electrolito ni el separador, así que mientras la pila está en el cajón no pasa casi nada (solo una pequeña autodescarga).
3. Cierras el circuito. Al poner la pila en un aparato, conectas el polo negativo con el positivo a través de un cable, una bombilla o un motor.
4. Los electrones viajan por fuera. Salen del ánodo, recorren el circuito del aparato (haciendo trabajo: dar luz, mover un motor…) y llegan al cátodo.
5. Los iones viajan por dentro. Para mantener el equilibrio de cargas, los iones se mueven a través del electrolito. Así el circuito queda completo.
6. La pila se «gasta». Con el tiempo, el material del ánodo y del cátodo se transforma por completo. Cuando ya no queda material que reaccione, la pila está descargada.

Una forma fácil de imaginarlo: el voltaje es la «presión» que empuja a los electrones, y la capacidad (en mAh) es la cantidad de «agua» que hay en el depósito.

¿Por qué unas pilas dan 1,5 V y otras 1,2 V o 3,7 V?

El voltaje no depende del tamaño de la pila, sino de los materiales químicos que usa. Por eso una AAA y una D alcalinas dan los mismos 1,5 V: la D simplemente tiene más material y dura más.

Cómo funciona una pila recargable

En una pila desechable, la reacción química solo va en un sentido: una vez transformados los materiales, no hay vuelta atrás. En una pila recargable la reacción es reversible:

• Al usarla (descarga), funciona igual que cualquier pila: los electrones salen por el polo negativo, atraviesan el aparato y vuelven por el positivo.
• Al cargarla, el cargador empuja los electrones en sentido contrario. Los materiales recuperan su estado original y la pila vuelve a estar «llena».

En una pila NiMH, por ejemplo, el electrodo negativo es una aleación metálica capaz de absorber hidrógeno como una esponja. Al cargar, el hidrógeno se almacena en esa aleación; al descargar, se libera y reacciona con el hidróxido de níquel del electrodo positivo.

Cada ciclo de carga y descarga desgasta un poco los materiales. Por eso las recargables tienen un número limitado de ciclos: desde unos cientos en las de máxima capacidad hasta más de 2000 en modelos como las eneloop estándar.

¿Por qué una pila recargable da 1,2 V y funciona igual?

Una alcalina empieza en 1,5 V, pero su voltaje va bajando poco a poco mientras se gasta: a media vida ya está por debajo de 1,3 V. Una NiMH, en cambio, se mantiene muy estable en torno a 1,2 V durante casi toda la descarga. En la práctica, la mayoría de aparatos funcionan igual de bien con ambas, y en aparatos de alto consumo (mandos de consola, flashes, juguetes con motor) las NiMH suelen durar más por carga.

Si algún aparato da error de «batería baja» con NiMH, existen pilas recargables de litio de 1,5 V que mantienen ese voltaje constante.

Autodescarga y efecto memoria

• Autodescarga: todas las pilas pierden algo de carga guardadas, porque las reacciones internas nunca se detienen del todo. Las NiMH antiguas podían perder un 20-30 % al mes; las modernas de baja autodescarga (eneloop, Amazon Basics «precargadas», etc.) conservan la mayor parte de su carga durante meses.
• Efecto memoria: afectaba sobre todo a las viejas pilas de níquel-cadmio, que «recordaban» cargas parciales y perdían capacidad. Las NiMH actuales apenas lo sufren, así que puedes recargarlas cuando quieras sin esperar a que se agoten.

Un poco de historia

La primera pila la construyó Alessandro Volta en 1800 apilando discos de cobre y zinc separados por cartón empapado en salmuera; de ese «apilamiento» viene la palabra pila, y de su apellido, la unidad de voltaje, el voltio. Las primeras baterías recargables, de plomo-ácido, llegaron en 1859 y todavía se usan en los coches. Las de níquel-cadmio aparecieron a finales del siglo XIX, las NiMH se popularizaron en los años 90 y las de iones de litio hicieron posibles los móviles y portátiles actuales.

Preguntas frecuentes

¿Quieres pasarte a las recargables? Consulta nuestras guías de pilas recargables AA, AAA y cargadores de pilas, y aprende cómo cargar pilas recargables correctamente.