Potencia de una bateria

Baterías

El mundo necesita más energía, preferiblemente de forma limpia y renovable. Nuestras estrategias de almacenamiento de energía se basan actualmente en las baterías de iones de litio, que están a la vanguardia de esta tecnología, pero ¿qué podemos esperar en los próximos años?

Empecemos con algunos aspectos básicos de las baterías. Una batería es un conjunto de una o varias celdas, cada una de las cuales tiene un electrodo positivo (el cátodo), un electrodo negativo (el ánodo), un separador y un electrolito. El uso de diferentes productos químicos y materiales para estos elementos afecta a las propiedades de la batería: cuánta energía puede almacenar y producir, cuánta potencia puede proporcionar o el número de veces que puede descargarse y recargarse (también llamado capacidad de ciclado).

Las empresas de baterías experimentan constantemente para encontrar productos químicos más baratos, más densos, más ligeros y más potentes. Hablamos con Patrick Bernard, director de investigación de Saft, quien nos explicó tres nuevas tecnologías de baterías con potencial transformador.

En las baterías de iones de litio (li-ion), el almacenamiento y la liberación de energía se realiza mediante el movimiento de iones de litio desde el electrodo positivo al negativo, de ida y vuelta, a través del electrolito. En esta tecnología, el electrodo positivo actúa como fuente inicial de litio y el negativo como anfitrión del litio. Bajo el nombre de baterías de iones de litio se reúnen varias químicas, como resultado de décadas de selección y optimización cercanas a la perfección de los materiales activos positivos y negativos. Los óxidos metálicos litificados o los fosfatos son los más utilizados como materiales positivos actuales. Como materiales negativos se utilizan el grafito, pero también el grafito/silicio o los óxidos de titanio litificados.

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Capacidad de la batería

Cuando una batería suministra energía, su terminal positivo es el cátodo y su terminal negativo es el ánodo[2] El terminal marcado como negativo es la fuente de electrones que fluirán a través de un circuito eléctrico externo hasta el terminal positivo. Cuando una batería se conecta a una carga eléctrica externa, una reacción redox convierte los reactivos de alta energía en productos de menor energía, y la diferencia de energía libre se entrega al circuito externo como energía eléctrica[3]. Históricamente, el término “batería” se refería específicamente a un dispositivo compuesto por múltiples celdas; sin embargo, el uso ha evolucionado para incluir dispositivos compuestos por una sola celda[4].

Las pilas primarias (de un solo uso o “desechables”) se utilizan una vez y se desechan, ya que los materiales de los electrodos cambian irreversiblemente durante la descarga; un ejemplo común es la pila alcalina utilizada en las linternas y en multitud de dispositivos electrónicos portátiles. Las baterías secundarias (recargables) pueden descargarse y recargarse varias veces mediante una corriente eléctrica aplicada; la composición original de los electrodos puede restablecerse mediante una corriente inversa. Algunos ejemplos son las baterías de plomo-ácido que se utilizan en los vehículos y las baterías de iones de litio que se emplean en aparatos electrónicos portátiles, como los ordenadores portátiles y los teléfonos móviles.

Tipos de baterías

El número de voltios es la cantidad de energía que recibe un circuito electrónico. Por circuito se entiende, por ejemplo, un dispositivo electrónico. En un dispositivo de 12 V, la batería siempre “da” 12 voltios. Una batería siempre tiene un voltaje fijo (por ejemplo, 12, 36 o 24 voltios) y un dispositivo siempre funciona a un determinado voltaje. Por ejemplo, un dispositivo que funciona a 12 voltios necesita obviamente una batería que también suministre 12V.

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Cuando hablamos de amperios, nos referimos a la cantidad de electricidad que “fluye” por segundo. Si el número de amperios aumenta, la corriente que circula por el aparato por segundo también aumenta. Un dispositivo eléctrico suele funcionar con un voltaje fijo, pero la cantidad de amperios que consume puede variar en función, por ejemplo, de la posición del motor de arrastre (un motor de arrastre a pleno rendimiento consume más amperios que a medio gas, por ejemplo).

Ejemplo 1: Supongamos que tengo un Minn Kota Endura C2 50 LBS y que lo utilizo con la marcha/velocidad 2. El motor de curricán funciona a 12V y actualmente consume 15A. Decido ir un poco más rápido y cambio a la marcha/velocidad 4. El motor sigue funcionando a 12V pero ahora consume 25A. El voltaje sigue siendo el mismo, pero el número de amperios ha aumentado.

Energía de la batería

Los electrolitos sólidos a base de sulfuro tienen el mejor equilibrio conocido de conductividad (es decir, la capacidad de mover iones rápidamente) y procesabilidad (es decir, la capacidad de producirse sin defectos en los equipos de fabricación de baterías de rollo a rollo estándar de la industria) de todas las clases de electrolitos sólidos. Desarrollamos nuestros materiales para conseguir estabilidad y conductividad en cada capa de la célula, al tiempo que optimizamos aspectos como el coste y la compatibilidad con el procesamiento convencional de iones de litio.

Solid Power tiene una amplia colaboración con BMW y Ford para desarrollar conjuntamente baterías de estado sólido. En octubre de 2021, Solid Power anunció una asociación con SK Innovation para producir las celdas de baterías de estado sólido a escala automotriz de Solid Power utilizando el electrolito sólido a base de sulfuro de Solid Power, diseños de celdas propios y procesos de producción. La empresa fue financiada inicialmente por destacados inversores como Hyundai, Volta Energy Technologies, Umicore, Sanoh, A123 Systems y Solvay.

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Por fuera, Solid Power es una empresa líder en el desarrollo de pilas de estado sólido. Por dentro, somos un conjunto de personas con una pasión y un propósito comunes para revolucionar el almacenamiento de energía y hacer posible la movilidad eléctrica del futuro.