El hábito de "usar hasta el 0%" que mata silenciosamente la batería del smartphone, advierte un estudio reciente

Aguantar hasta que la batería del smartphone esté al 1% y buscar el cargador solo cuando la pantalla se oscurece. Usar la laptop hasta que se apague por completo y luego conectarla para reiniciarla. Agotar la autonomía del vehículo eléctrico antes de cargarlo.

Para muchas personas, esto no es un comportamiento inusual. De hecho, algunos pueden estar arrastrando el recuerdo de la época de las baterías recargables antiguas, creyendo que "es mejor cargar la batería después de agotarla por completo". Sin embargo, en las baterías de iones de litio, que son las más comunes hoy en día, este hábito podría ser una de las causas que acortan su vida útil.

Hasta ahora, las causas comúnmente discutidas del deterioro de las baterías han sido las altas temperaturas, la carga rápida, dejar la batería completamente cargada y los altos voltajes de carga. Es cierto que las baterías son sensibles al calor. Dejarla al 100% durante mucho tiempo también es una carga. El calor y el estrés químico generados por la carga rápida tampoco pueden ser ignorados.

Sin embargo, un nuevo hallazgo de un equipo de investigación coreano arroja luz sobre otro punto ciego. No solo "sobrecargar" la batería, sino también "usarla en exceso" podría causar una destrucción silenciosa en su interior.

El problema no es el "0%" en sí, sino la descarga profunda

El enfoque de este estudio fue el material del cátodo conocido como NMC en las baterías de iones de litio. NMC es un material de óxido en capas que contiene níquel, manganeso y cobalto, y ha sido ampliamente utilizado en vehículos eléctricos, entre otros. Materiales como el NMC811, que tienen una alta proporción de níquel, son fáciles de aumentar en densidad energética, pero también presentan desafíos en cuanto a deterioro y estabilidad.

El equipo de investigación utilizó materiales de cátodo prácticos como NMC622 y NMC811 para investigar cómo el deterioro progresaba al cambiar el voltaje de corte de descarga, es decir, hasta dónde se descargaba la batería. El voltaje de corte de descarga es, en términos simples, el voltaje mínimo decidido para "no permitir que se use más la batería".

Según la percepción convencional, usar la batería hasta un voltaje bajo parece aumentar la energía extraída. Por lo tanto, si se desea maximizar la autonomía o el tiempo de uso, se tiende a establecer un límite bajo. Sin embargo, los experimentos mostraron que cuanto más se reducía el voltaje mínimo, más severo era el deterioro. Además, a pesar de que la capacidad adicional obtenida en el rango de bajo voltaje no era significativa, el impacto negativo en la vida útil era considerable.

En otras palabras, al exprimir los últimos porcentajes, se podría estar causando un gran daño a la estructura interna de la batería.

El "colapso superficial" que ocurre dentro de la batería

En las baterías de iones de litio, los iones de litio se mueven entre el cátodo y el ánodo durante la carga y descarga. En un estado cercano al nuevo, este movimiento se realiza de manera relativamente suave. Sin embargo, con el uso prolongado, la superficie y la interfaz de los electrodos se degradan, obstruyendo el camino de los iones de litio, reduciendo la capacidad y aumentando la resistencia.

Hasta ahora, el deterioro de los cátodos NMC se ha centrado principalmente en la liberación de oxígeno y el colapso estructural a altos voltajes. Cuando se extrae demasiado litio del cátodo durante la carga, el material se vuelve inestable, se pierde oxígeno y la estructura en capas original se transforma en una estructura desordenada similar a la de la sal de roca. Esto es como si una pared de ladrillos bien apilada se desmoronara en un montón de escombros.

Un punto importante que mostró este estudio es que tales cambios estructurales pueden ocurrir no solo en el lado de la carga, sino también en el lado de la descarga. Especialmente en áreas de descarga profunda por debajo de 3.0V, el oxígeno se extrae de la superficie del cátodo, surgiendo óxidos de litio y defectos de oxígeno. Esto promueve el cambio de la estructura en capas a una estructura de tipo sal de roca, dificultando el movimiento de los iones de litio.

El equipo de investigación describe este fenómeno como una "reacción de pseudo-conversión". Aunque no se destruye el material de manera tan generalizada como en una reacción de conversión normal, el deterioro avanza de manera local pero segura en la superficie del cátodo. Lo complicado es que, aunque parece ocurrir solo en una pequeña área de la superficie de toda la batería, a largo plazo se manifiesta claramente como una disminución de la capacidad y un aumento de la resistencia.

La descarga profunda también aumenta la generación de gas

El deterioro no termina solo con cambios estructurales. Cuando se pierde oxígeno de la superficie del cátodo, también se facilitan reacciones secundarias con el electrolito. La investigación confirmó que en las celdas profundamente descargadas, la generación de subproductos gaseosos aumentó significativamente. El artículo original menciona que la generación de gas aumentó considerablemente en las celdas profundamente descargadas.

La generación de gas conduce a la expansión de la batería y al aumento de la resistencia interna. La batería del smartphone se hincha, el chasis de la laptop se eleva, y la salud de las celdas en vehículos eléctricos y sistemas de almacenamiento de energía disminuye. Detrás de estos fenómenos hay reacciones químicas complejas que no pueden ser simplemente atribuidas a "porque es viejo".

Este problema tiende a ser más grave en los materiales de cátodo de alto contenido de níquel. Aumentar el níquel facilita el aumento de la densidad energética, pero tiene desventajas en términos de estabilidad estructural. La investigación mostró que las celdas de alto contenido de níquel que se descargaron profundamente repetidamente perdieron capacidad rápidamente, mientras que las celdas con un límite de descarga más alto mejoraron significativamente su tasa de retención de capacidad.

Lo importante aquí es que no siempre se necesitan nuevos materiales o tecnologías de fabricación costosas para extender la vida útil. Cambiar ligeramente el límite de descarga, es decir, revisar la configuración del software de gestión de la batería, podría ayudar a reducir el deterioro.

Medidas que pueden tomar los fabricantes y los usuarios

La medida más simple que sugiere este estudio es elevar el voltaje de corte de descarga. No permitir que la batería se use hasta un estado realmente cercano a vacío y detenerse antes de entrar en áreas peligrosas. En los smartphones, a menudo queda un margen de protección incluso cuando el indicador muestra 0%. En los vehículos eléctricos, detrás de la autonomía y el porcentaje de carga mostrados, suele haber un buffer establecido por el fabricante.

Sin embargo, cuánto buffer se deja depende de la filosofía de diseño. En productos que desean mostrar una mayor autonomía o tiempo de uso, se tiende a permitir una mayor capacidad utilizable por el usuario. Por otro lado, si se prioriza la vida útil, es necesario dejar un margen mayor para evitar áreas químicamente exigentes.

Esto representa un difícil equilibrio para los fabricantes. Los usuarios valoran "cuánto se puede usar con una sola carga". La autonomía y el tiempo de uso continuo en el catálogo están directamente relacionados con la decisión de compra. Sin embargo, considerando la satisfacción a largo plazo, el valor de que la batería esté en buen estado incluso después de varios años es significativo.

Una medida práctica que los usuarios pueden tomar es más simple. En smartphones o laptops, cargar cuando el nivel de batería esté entre el 20% y el 30%. Evitar el hábito de usar hasta el 0%. También evitar dejar el dispositivo en ambientes de alta temperatura durante largos periodos o al 100%. En el caso de los vehículos eléctricos, no repetir cargas completas o descargas profundas más de lo necesario en el uso diario, y aprovechar la configuración de límites de carga del vehículo.

Por supuesto, usar hasta cerca del 0% en una emergencia no significa que la batería se romperá de inmediato. El problema es repetir la descarga profunda de manera habitual. El deterioro de la batería no ocurre repentinamente por un solo error, sino que avanza acumulando pequeñas cargas.

No aplica a todas las baterías de iones de litio

Es importante señalar que este hallazgo no se aplica de la misma manera a todas las baterías de iones de litio. La investigación se centró en los materiales de cátodo de óxido en capas del tipo NMC, y está fuertemente relacionada con materiales de alta proporción de níquel.

En los últimos años, el uso de baterías de fosfato de hierro y litio (LFP) se ha expandido rápidamente en los vehículos eléctricos. Aunque el LFP tiene desventajas en densidad energética en comparación con el NMC, ofrece ventajas en costo, seguridad, vida útil y recursos. Según datos de la Agencia Internacional de Energía, se espera que para 2025 las baterías LFP representen más de la mitad de las baterías instaladas en vehículos eléctricos a nivel mundial.

Por lo tanto, no es preciso asumir que "el mismo deterioro ocurre en todos los smartphones y vehículos eléctricos en el mismo grado". Las baterías de los smartphones tienen diversos diseños, y en los vehículos eléctricos, el comportamiento varía según el modelo, el fabricante, la química de la batería y el sistema de gestión de la batería.

Aun así, la idea de que "usar hasta el 0% es bueno para la batería" no es aplicable a las baterías de iones de litio modernas. Al menos, evitar la descarga profunda es una medida de bajo riesgo para prolongar la vida útil para muchos usuarios.

Reacciones de los lectores y en redes sociales: "Aprobación" y "Críticas"

En la sección de comentarios del artículo original, se han recopilado las reacciones de los lectores a esta investigación. Reflejan cómo los usuarios comunes entienden el deterioro de las baterías.

La primera reacción es la observación de que "más que el problema del alto voltaje, el problema con la carga rápida es el corriente o los vatios, y el calor que surge de ello". Esta es una duda común entre muchas personas. Los cargadores de smartphones tienen indicaciones como 5V, 9V, 20V, y en la carga rápida se enfatizan los vatios. Desde la perspectiva del usuario, es natural sentir que "voltaje", "corriente" y "calor" se discuten de manera mezclada.

De hecho, al hablar del deterioro de la batería, es necesario distinguir entre el voltaje del lado del cargador suministrado a los terminales y el potencial del electrodo interno de la celda. Para los lectores generales, esta distinción puede no ser clara. Por eso, en los artículos científicos, es importante explicar cuidadosamente a qué parte del voltaje se refiere al decir "alto voltaje".

La segunda reacción es la pregunta de si "al final, no es el problema del calor generado por la carga de alto voltaje". Esta también es una perspectiva importante. El calor juega un papel importante en el deterioro de la batería. Sin embargo, lo interesante de esta investigación es que se enfoca en los cambios químicos que ocurren en la superficie del cátodo al final de la descarga, que no pueden explicarse solo por el calor o la carga rápida.

La tercera reacción es una visión escéptica de que "esto se sabía desde hace tiempo". Ciertamente, entre los usuarios de smartphones y laptops, ya se había difundido la regla empírica de que es mejor no usar hasta el 0% y mantenerse en el rango del 20% al 80%. Para aquellos familiarizados con la gestión de baterías desde hace tiempo, la conclusión puede no ser novedosa.

Sin embargo, el valor de esta investigación no reside en el consejo práctico de "es mejor no usar hasta el 0%", sino en mostrar el mecanismo a nivel de materiales que ocurre detrás de ello. Al proporcionar una base científica a la regla empírica, los fabricantes pueden cambiar el diseño del sistema de gestión de baterías de manera más racional. Se amplía el significado de un simple consejo para los usuarios a una guía de diseño industrial.

La cuarta reacción es la experiencia de un lector con un smartphone usado durante muchos años. Un lector menciona que su dispositivo Samsung, que ha estado usando desde 2016, sigue funcionando y que casi nunca lo ha descargado por completo. Por supuesto, no se puede sacar una conclusión científica solo de una experiencia personal. Aun así, la sensación de que evitar la descarga profunda podría ser ventajoso para el uso a largo plazo es comprensible para muchos usuarios.

Si este tema se difunde en las redes sociales, probablemente las reacciones se dividirán en tres grandes grupos. Primero, aquellos que se sienten confirmados al pensar "entonces, era mejor no usar hasta el 0%". Luego, aquellos que ven la investigación como una confirmación de lo que ya se decía. Y finalmente, aquellos que leen con cautela pensando que "es diferente según el modelo y el tipo de batería, ¿no es demasiado simplificado?".

Todas las reacciones tienen su mérito. Lo importante es no comprimir la conclusión en un simple truco de vida. No hay necesidad de temer que "el 0% es absolutamente malo". Sin embargo, es mejor considerar que "cargar siempre después de que esté vacío" es un hábito que debe evitarse en las baterías de iones de litio modernas.

La vida útil de la batería no se determina por "aguantar", sino por "diseño con margen"

Tendemos a pensar en las baterías como si fueran tanques de combustible. Llenarlas, usarlas hasta que se vacíen y volver a llenarlas. Sin embargo, las baterías de iones de litio no son simplemente contenedores. En su interior, los iones se mueven, ocurren reacciones secundarias en la superficie de los electrodos, y su estado cambia gradualmente según la temperatura, el voltaje y el historial de uso.

En este sentido, la clave para prolongar la vida útil de la batería no es "usarla por completo", sino "evitar áreas críticas". No dejarla en lugares calientes al 100%. No dejarla caer frecuentemente cerca del 0%. Usar la carga rápida solo cuando sea necesario. Estos pequeños hábitos marcan una diferencia en el rendimiento de la batería después de varios años.

Este estudio muestra que la respuesta para extender la vida útil de la batería no siempre reside en nuevos materiales o baterías de próxima generación. Incluso con las baterías de iones de litio existentes, es posible extender la vida útil revisando el control de hasta dónde se permite usar y dónde detenerse.

En el caso de los smartphones, cargar cuando el nivel de batería esté entre el 20% y el 30%. En el caso de los vehículos eléctricos, evitar cargas completas o descargas profundas excesivas en el uso diario. Los fabricantes deben centrarse no solo en la capacidad visible para el usuario o la autonomía, sino también en el diseño de buffers que reduzcan el deterioro a largo plazo.

Usar la batería hasta la última gota puede parecer beneficioso a corto plazo. Sin embargo, ese pequeño beneficio podría convertirse en una gran pérdida a largo plazo.

El paso más sencillo para extender la vida útil de la batería es buscar el cargador un poco antes. No esperar a que llegue al 0% para apresurarse,