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Aplicaciones de las baterías de iones de litio
Cuando se trata de pilas, hay muchas opciones para elegir. Desde pilas de botón hasta pilas para automóviles, la variedad no es algo que le falte a esta industria. También existen muchos términos diferentes, lo que puede causar confusión. Hoy vamos a hablar de las pilas de litio y de las pilas de iones de litio.
Antes de entrar en las diferencias entre estos dos tipos de pilas, veamos sus similitudes. En ambos casos, proporcionan electricidad portátil. Funcionan almacenando cargas eléctricas dentro de su composición química. Y cuando conectas sus electrodos, creando un circuito, las cargas fluyen entre el cátodo y el ánodo, generando la corriente eléctrica que proporciona energía a cualquier dispositivo que utilice la pila.
Si esta explicación es suficiente para usted, entonces está listo. Si todavía tienes curiosidad por conocer las variaciones específicas entre las baterías de litio y las de iones de litio, estaremos encantados de explicártelo.
La variación más significativa entre las baterías de litio y las de iones de litio está en el tipo de celda que utilizan. Las baterías de litio se caracterizan por la construcción de celdas primarias. Esto significa que son de un solo uso o no recargables. Las baterías de iones, en cambio, tienen una construcción de celdas secundarias. Esto significa que pueden recargarse y utilizarse una y otra vez.
Cómo funciona una batería de iones de litio
Debido a su alta densidad energética, la batería de iones de litio ha sido el dispositivo de almacenamiento de energía preferido para los modelos electrónicos de Volkswagen durante años. Una célula de batería de iones de litio consta de un ánodo (carbono, lámina de cobre), un separador (lámina de poliolefina porosa, recubierta de cerámica), un cátodo (óxido metálico de litio, lámina de aluminio) y un electrolito (disolventes orgánicos, sal conductora de litio, aditivos). Durante la carga, los iones de litio migran del cátodo al ánodo y se almacenan allí. La energía eléctrica -alimentada por la red eléctrica- se convierte en energía química. Durante el proceso de descarga, para hacer funcionar el motor eléctrico, los iones de litio vuelven a migrar al cátodo. La energía química se vuelve a convertir en energía eléctrica. Básicamente, se necesitan cinco materias primas principales para fabricar pilas de iones de litio para coches eléctricos. En el lado del cátodo, un compuesto de los elementos cobalto, níquel y manganeso funciona por su estructura como lugar de almacenamiento del portador de carga del litio; en el lado del ánodo es el grafito. El litio también está contenido en el electrolito. Actualmente, el litio se considera un portador de carga inigualable que será insustituible en un futuro próximo, ya que ningún otro elemento ofrece propiedades comparables para las aplicaciones de las baterías de automoción.
Batería de iones de litio frente a otras
(0,90-2,43 MJ/L)Potencia específica~250 – ~340 W/kg[1]Eficiencia de carga/descarga80-90%[5]Energía/precio al consumidor7,6Wh/US$132$/kWh[6]Tasa de autodescarga0,35% a 2,5% al mes según el estado de carga[7]Durabilidad del ciclo400-1.200 ciclos
Una batería de iones de litio o batería Li-ion es un tipo de batería recargable compuesta por celdas en las que los iones de litio se mueven desde el electrodo negativo a través de un electrolito hasta el electrodo positivo durante la descarga y de vuelta al cargar. Las pilas de iones de litio utilizan un compuesto de litio intercalado como material en el electrodo positivo y normalmente grafito en el electrodo negativo. Las baterías de iones de litio tienen una alta densidad de energía, no tienen efecto memoria (salvo las células LFP)[9] y tienen una baja autodescarga. Las celdas pueden fabricarse para priorizar la densidad de energía o de potencia[10]. Sin embargo, pueden suponer un riesgo para la seguridad, ya que contienen electrolitos inflamables y, si se dañan o cargan incorrectamente, pueden provocar explosiones e incendios.
Akira Yoshino desarrolló un prototipo de batería de iones de litio en 1985, basándose en las investigaciones anteriores de John Goodenough, M. Stanley Whittingham, Rachid Yazami y Koichi Mizushima durante los años 70-80,[11][12][13] y posteriormente un equipo de Sony y Asahi Kasei, dirigido por Yoshio Nishi, desarrolló una batería de iones de litio comercial en 1991. [14] Las baterías de iones de litio se utilizan habitualmente para la electrónica portátil y los vehículos eléctricos, y cada vez son más populares para aplicaciones militares y aeroespaciales[15].
Tensión de la batería de iones de litio
Las baterías de iones de litio (Li-ion) se utilizan en muchos productos, como aparatos electrónicos, juguetes, auriculares inalámbricos, herramientas eléctricas de mano, pequeños y grandes electrodomésticos, vehículos eléctricos y sistemas de almacenamiento de energía eléctrica. Si no se gestionan adecuadamente al final de su vida útil, pueden causar daños a la salud humana o al medio ambiente.
El aumento de la demanda de baterías de iones de litio en el mercado puede deberse en gran medida a la alta “densidad de energía” de esta química de baterías. “Densidad energética” significa la cantidad de energía que un sistema almacena en una cantidad de espacio. Las baterías de litio pueden ser más pequeñas y ligeras que otros tipos de baterías, pero manteniendo la misma cantidad de energía. Esta miniaturización ha permitido un rápido aumento de la adopción por parte de los consumidores de productos portátiles e inalámbricos más pequeños.
Hay dos tipos de pilas de litio que los consumidores estadounidenses utilizan y necesitan gestionar al final de su vida útil: las pilas de metal de litio no recargables de un solo uso y las pilas de polímero de litio recargables (Li-ion, células de iones de litio).