Batería de iones Li
Contido
A batería de iones de litio ou batería de iones de litio é un tipo de batería de litio
Tecnoloxías emerxentes para a mobilidade electrónica
Smartphones, cámaras de a bordo, drons, ferramentas eléctricas, motocicletas eléctricas, patinetes... as baterías de litio son omnipresentes na nosa vida diaria na actualidade e revolucionaron moitos usos. Pero que aportan realmente e aínda poden evolucionar?
Historia
Foi na década de 1970 cando Stanley Whittingham introduciu a batería de iones de litio. O traballo deste último será continuado por John B. Goodenough e Akiro Yoshino en 1986. Non foi ata 1991 cando Sony lanzou a primeira batería deste tipo no mercado e comezou unha revolución tecnolóxica. En 2019, tres co-inventores foron galardoados co Premio Nobel de Química.
Como funciona isto?
Unha batería de ión-litio é en realidade un paquete de varias células de ión-litio que almacenan e devolven enerxía eléctrica. Unha batería baséase en tres compoñentes principais: un electrodo positivo, chamado cátodo, un electrodo negativo, chamado ánodo, e un electrólito, unha solución condutora.
Cando a batería se descarga, o ánodo emite electróns a través do electrólito ata o cátodo, que á súa vez intercambia ións positivos. O movemento cambia durante a carga.
Polo tanto, o principio de funcionamento segue sendo o mesmo que para a batería "chumbo", excepto que aquí o chumbo e o óxido de chumbo dos electrodos son substituídos por un cátodo de óxido de cobalto, que inclúe un pequeno lirio e un ánodo de grafito. Así mesmo, o ácido sulfúrico ou baño maría dá paso a un electrólito de sales de litio.
O electrólito que se usa hoxe en día está en forma líquida, pero a investigación avanza cara a un electrólito sólido, máis seguro e duradeiro.
Vantaxes
Por que a batería de iones de litio superou a todos os demais nos últimos 20 anos?
A resposta é sinxela. Esta batería proporciona unha excelente densidade de enerxía e, polo tanto, proporciona o mesmo rendemento para aforrar peso en comparación co chumbo, níquel...
Estas baterías tamén teñen unha autodescarga relativamente baixa (máximo 10% ao mes), sen mantemento e non teñen efecto memoria.
Finalmente, se son máis caros que as tecnoloxías de batería máis antigas, son máis baratos que o polímero de litio (Li-Po) e seguen sendo máis eficientes que o fosfato de litio (LiFePO4).
Limitacións
Non obstante, as baterías de ión-litio non son ideais e, en particular, teñen máis danos nas células se se descargan por completo. Polo tanto, para que non perdan as súas propiedades con demasiada rapidez, é mellor cargalas sen esperar a que se aplanen.
En primeiro lugar, a batería pode supor serios riscos de seguridade. Cando a batería está sobrecargada ou cae por debaixo dos -5 ° C, o litio solidifica a través das dendritas de cada electrodo. Cando o ánodo e o cátodo están conectados polas súas dendritas, a batería pode incendiarse e explotar. Moitos casos foron denunciados con Nokia, Fujitsu-Siemens ou Samsung, tamén se produciron explosións en avións, polo que hoxe está prohibido levar unha batería de iones de litio na bodega, e o embarque na cabina adoita estar limitado en termos de potencia (prohibido anteriormente. 160 Wh e suxeito a autorización de 100 a 160 Wh).
Así, para combater este fenómeno, os fabricantes implantaron sistemas de control electrónico (BMS) capaces de medir a temperatura das baterías, regular a tensión e actuar como interruptores automáticos en caso de anomalía. O electrólito sólido ou o xel de polímero tamén son perspectivas exploradas para evitar o problema.
Ademais, para evitar o sobrequecemento, a carga da batería redúcese no último 20 por cento, polo que os tempos de carga adoitan anunciarse só nun 80 por cento...
Non obstante, unha batería de iones de litio moi práctica para o uso diario ten un profundo impacto no medio ambiente, primeiro mediante a extracción de litio, que require unha cantidade astronómica de auga doce, para despois reciclalo ao final da súa vida útil. Non obstante, a reciclaxe ou a reutilización vai aumentando de ano en ano.
Cal é o futuro do ión de litio?
A medida que a investigación avanza cara a tecnoloxías alternativas menos contaminantes, máis duradeiras, máis baratas de fabricar ou máis seguras, a batería de iones de litio alcanzou o seu potencial?
A batería de iones de litio, que leva tres décadas traballando a escala industrial, non tivo a súa última palabra e os desenvolvementos seguen mellorando a densidade de enerxía, a velocidade de carga ou a seguridade. Así o comprobamos ao longo dos anos, sobre todo no ámbito dos vehículos motorizados de dúas rodas, onde o scooter só existía hai uns cincuenta quilómetros hai 5 anos, algunhas motocicletas superan agora os 200 terminais de autonomía.
As promesas dunha revolución tamén son lexións como o electrodo de carbono Nawa, a batería plegable Jenax, a temperatura de funcionamento de 105 ° C en NGK ...
Desafortunadamente, a investigación adoita enfrontarse á dura realidade da rendibilidade e os imperativos industriais. Á espera do desenvolvemento de tecnoloxías alternativas, especialmente a anticipada litio-aire, o litio-ión aínda ten un brillante futuro por diante, especialmente no mundo das dúas rodas eléctricas, onde a redución de peso e pegada son criterios importantes.
