Batería de iones de litio
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La batería de iones de litio o la batería de iones de litio es un tipo de batería de litio
Tecnologías emergentes para la movilidad eléctrica
Smartphones, cámaras de a bordo, drones, herramientas eléctricas, motos eléctricas, scooters ... las baterías de litio son omnipresentes en nuestro día a día y han revolucionado muchos usos. Pero, ¿qué aportan realmente y aún pueden evolucionar?
historia
Fue en la década de 1970 cuando Stanley Whittingham introdujo la batería de iones de litio. El trabajo de este último será continuado por John B. Goodenough y Akiro Yoshino en 1986. No fue hasta 1991 que Sony lanzó la primera batería de este tipo en el mercado y comenzó una revolución tecnológica. En 2019, tres co-inventores recibieron el Premio Nobel de Química.
Como funciona?
Una batería de iones de litio es en realidad un paquete de varias celdas de iones de litio que almacenan y devuelven energía eléctrica. Una batería se basa en tres componentes principales: un electrodo positivo, llamado cátodo, un electrodo negativo, llamado ánodo y un electrolito, una solución conductora.
Cuando la batería se descarga, el ánodo emite electrones a través del electrolito al cátodo, que a su vez intercambia iones positivos. El movimiento cambia durante la carga.
Por lo tanto, el principio de funcionamiento sigue siendo el mismo que para la batería de "plomo", excepto que aquí el plomo y el óxido de plomo de los electrodos se reemplazan por un cátodo de óxido de cobalto, que incluye un pequeño lirio y un ánodo de grafito. Asimismo, el ácido sulfúrico o el baño de agua da paso a un electrolito de sales de litio.
El electrolito que se usa hoy en día está en forma líquida, pero la investigación avanza hacia un electrolito sólido, más seguro y más duradero.
Ventajas
¿Por qué la batería de iones de litio ha reemplazado a todas las demás en los últimos 20 años?
La respuesta es simple. Esta batería proporciona una excelente densidad de energía y, por lo tanto, proporciona el mismo rendimiento para ahorrar peso en comparación con el plomo, el níquel ...
Estas baterías también tienen una autodescarga relativamente baja (máximo 10% por mes), no requieren mantenimiento y no tienen efecto memoria.
Finalmente, si son más caras que las tecnologías de baterías más antiguas, son más baratas que el polímero de litio (Li-Po) y siguen siendo más eficientes que el fosfato de litio (LiFePO4).
Limitaciones
Sin embargo, las baterías de iones de litio no son ideales y, en particular, tienen más daño en las células si se descargan por completo. Por tanto, para que no pierdan sus propiedades con demasiada rapidez, es mejor cargarlos sin esperar a que se aplanen.
En primer lugar, la batería puede presentar graves riesgos de seguridad. Cuando la batería está sobrecargada o cae por debajo de -5 ° C, el litio se solidifica a través de las dendritas de cada electrodo. Cuando el ánodo y el cátodo están conectados por sus dendritas, la batería puede incendiarse y explotar. Se informaron muchos casos con Nokia, Fujitsu-Siemens o Samsung, también se produjeron explosiones en aviones, por lo que hoy en día está prohibido llevar una batería de iones de litio en la bodega, y el embarque en la cabina suele ser limitado en cuanto a potencia (prohibido arriba 160 Wh y sujeto a autorización de 100 a 160 Wh).
Así, para combatir este fenómeno, los fabricantes han implementado sistemas de control electrónico (BMS) capaces de medir la temperatura de la batería, regular la tensión y actuar como disyuntores en caso de anomalía. También se exploran perspectivas de electrolito sólido o gel de polímero para evitar el problema.
Además, para evitar el sobrecalentamiento, la carga de la batería se ralentiza en el último 20 por ciento, por lo que los tiempos de carga a menudo solo se anuncian al 80% ...
Sin embargo, una batería de iones de litio muy práctica para el uso diario tiene un impacto profundo en el medio ambiente, primero extrayendo litio, que requiere una cantidad astronómica de agua dulce, y luego reciclándolo al final de su vida útil. Sin embargo, el reciclaje o la reutilización aumenta de año en año.
¿Cuál es el futuro del ion litio?
A medida que la investigación avanza cada vez más hacia tecnologías alternativas que son menos contaminantes, más duraderas, más baratas de fabricar o más seguras, ¿ha alcanzado la batería de iones de litio su potencial?
La batería de iones de litio, que ha estado funcionando a escala industrial durante tres décadas, no ha tenido su última palabra y los desarrollos continúan mejorando la densidad de energía, la velocidad de carga o la seguridad. Esto lo hemos visto a lo largo de los años, sobre todo en el ámbito de los vehículos motorizados de dos ruedas, donde el scooter solo existía hace unos cincuenta kilómetros hace 5 años, algunas motos superan ahora los 200 terminales de autonomía.
Las promesas de una revolución también son legiones como el electrodo de carbono Nawa, la batería plegable Jenax, la temperatura de funcionamiento de 105 ° C en NGK ...
Desafortunadamente, la investigación a menudo se enfrenta a la dura realidad de la rentabilidad y los imperativos industriales. A la espera del desarrollo de tecnología alternativa, especialmente el anticipado litio-aire, el ión-litio todavía tiene un futuro brillante por delante, especialmente en el mundo de los vehículos eléctricos de dos ruedas, donde la reducción del peso y la huella son criterios importantes.
