La capacidad y la forma de entregar energía de una batería dependen de varios factores, como el material de los electrodos, el electrolito, la temperatura, el estado de carga y la velocidad de descarga. La capacidad se mide en amperios-hora (Ah) y representa la cantidad de corriente que puede suministrar una batería durante una hora. La forma de entregar energía se mide en voltios (V) y representa la diferencia de potencial entre los terminales de la batería. La potencia se mide en vatios (W) y representa el producto de la corriente por el voltaje.

En general, las baterías que tienen electrodos con mayor número de electrones disponibles, como el litio, tienen mayor capacidad y voltaje que las que tienen electrodos con menor número de electrones disponibles, como el plomo. Sin embargo, también influye el tamaño y la superficie de contacto de los electrodos, así como la concentración y la conductividad del electrolito. Por ejemplo, las baterías de plomo-ácido tienen una baja densidad energética, pero pueden suministrar una alta corriente durante un corto periodo de tiempo, lo que las hace adecuadas para arrancar motores. Por otro lado, las baterías de Li-ion tienen una alta densidad energética, pero no pueden suministrar una corriente tan elevada como las de plomo-ácido, lo que limita su uso en aplicaciones que requieren mucha potencia.

La temperatura también afecta al rendimiento de las baterías, ya que influye en la velocidad de las reacciones químicas y en la resistencia interna de la batería. En general, las baterías funcionan mejor a temperaturas moderadas y pierden capacidad y voltaje a temperaturas extremas, tanto altas como bajas. Algunas baterías son más sensibles al frío que otras, como las de Li-ion, que pueden perder hasta un 50% de su capacidad a -20 °C.

El estado de carga es otro factor que determina la capacidad y el voltaje de una batería. A medida que una batería se descarga, su voltaje disminuye y su resistencia interna aumenta, lo que reduce su capacidad para suministrar corriente. Algunas baterías tienen un voltaje más estable que otras durante la descarga, como las alcalinas o las de Li-ion, mientras que otras tienen un voltaje más variable, como las de plomo-ácido o las de Ni-Cd.

La velocidad de descarga es la relación entre la corriente que suministra una batería y su capacidad nominal. Se suele expresar en forma de C-rate, que es el número que indica cuántas veces se puede descargar una batería en una hora. Por ejemplo, una descarga a 1 C significa que se extrae toda la capacidad nominal en una hora, mientras que una descarga a 0,5 C significa que se extrae la mitad en una hora. La velocidad de descarga afecta al rendimiento de las baterías, ya que a mayor velocidad menor es la capacidad real disponible. Esto se debe a que a mayor corriente mayor es la pérdida de energía por efecto Joule y mayor es la polarización de los electrodos.

Las baterías eléctricas son dispositivos que almacenan energía química y la convierten en energía eléctrica cuando se conectan a un circuito. El funcionamiento de las baterías se basa en las reacciones de oxidación-reducción que ocurren entre dos sustancias llamadas electrodos, que son los polos positivo y negativo de la batería. Entre los electrodos hay una sustancia llamada electrolito, que permite el paso de los iones entre ellos. Cuando la batería se descarga, los electrones fluyen del electrodo negativo (ánodo) al positivo (cátodo), generando una corriente eléctrica. Cuando la batería se carga, se aplica una corriente externa que invierte el flujo de los electrones y restaura la composición química original de los electrodos.

Existen diferentes tipos de baterías según el material de los electrodos, el electrolito y la forma de las celdas. Algunos de los tipos más comunes son:

• Baterías de plomo-ácido. Son las más usadas en los vehículos convencionales, ya que tienen una alta capacidad de corriente y son relativamente baratas. Están formadas por placas de plomo y óxido de plomo sumergidas en una solución de ácido sulfúrico. Tienen una tensión nominal de 2 V por celda y una densidad energética de unos 30 Wh/kg. Su principal desventaja es su peso elevado, su baja durabilidad y su impacto ambiental negativo.
• Baterías de níquel-cadmio (Ni-Cd). Son baterías recargables que se usan en aplicaciones que requieren una alta potencia y una larga vida útil, como herramientas eléctricas, cámaras o juguetes. Están formadas por electrodos de níquel e hidróxido de cadmio sumergidos en una solución alcalina de hidróxido de potasio. Tienen una tensión nominal de 1,2 V por celda y una densidad energética de unos 50 Wh/kg. Su principal desventaja es el efecto memoria, que reduce la capacidad de carga si no se descargan completamente antes de recargarlas, y la toxicidad del cadmio.
• Baterías de níquel-metal hidruro (Ni-MH). Son baterías recargables que se usan como alternativa a las de Ni-Cd, ya que tienen un menor efecto memoria y son más respetuosas con el medio ambiente. Están formadas por electrodos de níquel e hidruro metálico sumergidos en una solución alcalina de hidróxido de potasio. Tienen una tensión nominal de 1,2 V por celda y una densidad energética de unos 80 Wh/kg. Su principal desventaja es su alto coste y su baja resistencia a las altas temperaturas.
• Baterías de ion-litio (Li-ion). Son las más usadas en los dispositivos electrónicos portátiles, como teléfonos móviles, ordenadores o cámaras digitales, y también en algunos vehículos eléctricos o híbridos. Están formadas por electrodos de litio intercalado en materiales como óxido de cobalto, óxido de manganeso o fosfato de hierro sumergidos en un electrolito orgánico. Tienen una tensión nominal de 3,6 V por celda y una densidad energética de unos 150 Wh/kg. Su principal ventaja es su alta capacidad de carga, su bajo peso y su larga duración. Su principal desventaja es su alto coste, su riesgo de incendio o explosión si se sobrecargan o dañan y su baja tolerancia al frío.
• Baterías de polímero de litio (Li-Po). Son una variante de las baterías de Li-ion que usan un electrolito sólido o gelificado en lugar de líquido. Esto les permite tener formas más flexibles y delgadas, lo que las hace adecuadas para dispositivos electrónicos cada vez más pequeños y ligeros. Tienen una tensión nominal similar a las de Li-ion y una densidad energética ligeramente superior, pero también comparten sus ventajas y desventajas.

Las baterías pueden tener diferentes formas según el diseño y la disposición de las celdas. Algunas formas comunes son:

• Cilíndricas. Son las más habituales y se usan en pilas de uso doméstico, como las AA, AAA, C o D. Tienen una forma cilíndrica con un terminal positivo en un extremo y uno negativo en el otro. Se pueden conectar en serie o en paralelo para aumentar la tensión o la capacidad de la batería.
• Prismáticas. Son las que se usan en las baterías de plomo-ácido o de Li-ion para vehículos eléctricos o híbridos. Tienen una forma rectangular con los terminales en uno de los lados. Se pueden apilar unas sobre otras para formar módulos o paquetes de baterías.
• Pouch. Son las que se usan en las baterías de Li-Po para dispositivos electrónicos portátiles. Tienen una forma plana y flexible con los terminales en uno de los bordes. Se pueden enrollar o plegar para adaptarse al espacio disponible.