Las baterías recargables de Níquel-Cadmio (Ni-Cd) y Níquel-Hidruro Metálico (Ni-MH) han coexistido durante décadas en aplicaciones industriales, médicas y de consumo. Aunque las baterías de iones de litio han desplazado a ambas tecnologías en muchos sectores, Ni-Cd y Ni-MH siguen siendo relevantes en entornos específicos por sus características eléctricas, robustez y coste. Este artículo ofrece una profunda comparación técnica entre ambas tecnologías.
Estructura electroquímica
Las baterías Ni-Cd están formadas por un electrodo positivo de hidróxido de níquel (NiOOH) y un electrodo negativo de cadmio metálico (Cd), con un electrolito de hidróxido de potasio (KOH). En el caso de las baterías Ni-MH, el electrodo negativo es una aleación de hidruro metálico (generalmente basada en lantánidos o metales de transición como el titanio y el zirconio) que absorbe hidrógeno de forma reversible.
- Reacción global Ni-Cd: Cd + 2NiOOH + 2H₂O ↔ Cd(OH)₂ + 2Ni(OH)₂
- Reacción global Ni-MH: MH + NiOOH ↔ M + Ni(OH)
(M = aleación absorbente de hidrógeno)
Comparativa técnica
A continuación, se presenta una tabla comparativa que resume los principales parámetros técnicos de las baterías Ni-Cd y Ni-MH. Este resumen permite visualizar de forma rápida las diferencias clave en aspectos como capacidad energética, vida útil, comportamiento térmico, autodescarga, y otros factores determinantes para su selección en distintas aplicaciones. Los valores indicados corresponden a rangos típicos bajo condiciones estándar, y pueden variar según el fabricante y la configuración del sistema.
Análisis de comportamiento
Capacidad y densidad energética
Las baterías Ni-MH duplican en muchos casos la densidad energética de las Ni-Cd, tanto en términos gravimétricos como volumétricos. Esto permite el diseño de sistemas más compactos y ligeros a igual capacidad. No obstante, las Ni-Cd tienen una respuesta superior ante demandas de corriente elevadas, especialmente en descarga rápida.
Ciclo de vida y fiabilidad
Las baterías Ni-Cd toleran mejor los ciclos de carga/descarga profundos, sobrecargas accidentales y temperaturas extremas. Aunque las Ni-MH han mejorado significativamente, siguen siendo más sensibles al calor y a los ciclos profundos, lo cual acorta su vida útil en aplicaciones exigentes.
Autodescarga
Las Ni-MH presentan una tasa de autodescarga superior debido a la naturaleza de la aleación del electrodo negativo. Aunque existen versiones LSD (Low Self-Discharge) como las utilizadas en baterías Eneloop, las Ni-Cd estándar siguen siendo más estables durante largos periodos sin uso.
Efecto memoria
El efecto memoria, fenómeno en el que la batería «recuerda» un nivel de carga parcial y reduce su capacidad utilizable, es mucho más pronunciado en las Ni-Cd. En aplicaciones cíclicas con patrones predecibles de carga parcial, esto puede ser un problema serio si no se aplica mantenimiento periódico (descargas completas programadas). Las Ni-MH muestran este efecto en menor medida y generalmente no requieren mantenimiento específico.
Aplicaciones específicas:
- Ni-Cd: Muy utilizadas en herramientas eléctricas, equipos médicos, sistemas de aviación y backup industrial, especialmente por su alta tolerancia al calor, baja impedancia y fiabilidad en ambientes hostiles. También se emplean en trenes y vehículos ferroviarios donde se requieren grandes bancos de baterías con larga vida útil.
- Ni-MH: Adoptadas extensamente en electrónica de consumo, juguetes, cámaras, y en el sector automotriz para sistemas híbridos (Toyota Prius de primera generación, por ejemplo). Su mayor capacidad por volumen las hace adecuadas para dispositivos portátiles, aunque su vida útil es más limitada en comparación con las Ni-Cd.
Impacto medioambiental y regulación
El cadmio es un metal pesado altamente tóxico, tanto en su forma elemental como en compuestos, y representa un riesgo medioambiental significativo. Por ello, la Directiva 2006/66/CE de la Unión Europea restringe severamente el uso de baterías Ni-Cd en la mayoría de las aplicaciones comerciales desde el 2016, salvo excepciones muy concretas (por ejemplo, sistemas de emergencia y alarma, equipos médicos, sistemas de aviación y sistemas de seguridad industrial). Estas excepciones especíicas están establecidas debido a que actualmente no hay una alternativa técnica adecuada.
Las baterías Ni-MH, al no contener metales pesados en cantidades relevantes, tienen un perfil medioambiental más favorable y están permitidas en aplicaciones de consumo sin restricciones.
Conclusiones
Las baterías Ni-Cd y Ni-MH presentan comportamientos electroquímicos similares, pero difieren significativamente en prestaciones clave como la capacidad, la resistencia a la sobrecarga, el efecto memoria y el impacto ecológico.
- Ni-Cd se mantiene como la mejor opción en entornos industriales exigentes donde la fiabilidad, los picos de corriente y la resistencia térmica son prioritarios.
- Ni-MH ofrece ventajas claras en términos de capacidad energética y menor impacto ambiental, aunque con compromisos en cuanto a autodescarga y durabilidad.
El reemplazo de Ni-Cd por Ni-MH no siempre es directo: si bien la tensión nominal es la misma, la curva de descarga y la respuesta dinámica pueden variar, lo que requiere redimensionamiento del sistema.
Un caso reciente observado por nuestro equipo ilustra bien esta transición tecnológica: uno de nuestros clientes estaba evaluando el uso de un convertidor step-up (boost) de una marca específica para alimentar un sistema de carga con baterías Ni-MH que sustituyen a un banco anterior de Ni-Cd. Tras el análisis de especificaciones, se comprobó que un modelo equivalente de Monolithic Power Systems (MPS) cumplía los requisitos de tensión, corriente y control dinámico de carga, ofreciendo además ventajas en disponibilidad, eficiencia y tamaño. Este tipo de reemplazos no sólo optimiza costes, sino que permite una actualización tecnológica sin rediseñar completamente la electrónica de potencia.
En la práctica actual, Ni-MH representa una evolución lógica en sectores donde el cumplimiento medioambiental y la densidad energética son clave, mientras que Ni-Cd resiste como solución robusta y probada donde los requisitos técnicos justifican su uso continuado a pesar de las restricciones normativas.
Fuente: https://eurotronix.com/es/noticias/ni-cd-vs-ni-mh-comparativa-tecnica-y-rol-actual-en-la-industria/
