Li-ion es una batería de bajo mantenimiento, una ventaja que la mayoría de los otros productos químicos no pueden reclamar.La batería no tiene memoria y no necesita ejercitarse (descarga total deliberada) para mantenerse en buen estado.La autodescarga es menos de la mitad que la de los sistemas a base de níquel y esto ayuda a las aplicaciones de medición de combustible.El voltaje de celda nominal de 3,60 V puede alimentar directamente teléfonos móviles, tabletas y cámaras digitales, lo que ofrece simplificaciones y reducciones de costos en comparación con los diseños de celdas múltiples.Los inconvenientes son la necesidad de circuitos de protección para evitar abusos, así como el alto precio.
Tipos de baterías de iones de litio
La Figura 1 ilustra el proceso.
Li-ion es una batería de bajo mantenimiento, una ventaja que la mayoría de los otros productos químicos no pueden reclamar.La batería no tiene memoria y no necesita ejercitarse (descarga total deliberada) para mantenerse en buen estado.La autodescarga es menos de la mitad que la de los sistemas a base de níquel y esto ayuda a las aplicaciones de medición de combustible.El voltaje de celda nominal de 3,60 V puede alimentar directamente teléfonos móviles, tabletas y cámaras digitales, lo que ofrece simplificaciones y reducciones de costos en comparación con los diseños de celdas múltiples.Los inconvenientes son la necesidad de circuitos de protección para evitar abusos, así como el alto precio.
La batería de iones de litio original de Sony usaba coque como ánodo (producto de carbón).Desde 1997, la mayoría de los fabricantes de iones de litio, incluido Sony, cambiaron al grafito para lograr una curva de descarga más plana.El grafito es una forma de carbono que tiene estabilidad de ciclo a largo plazo y se usa en lápices de mina.Es el material de carbono más común, seguido de carbonos duros y blandos.Los carbonos de nanotubos aún no han encontrado uso comercial en Li-ion, ya que tienden a enredarse y afectar el rendimiento.Un material del futuro que promete mejorar el rendimiento de los iones de litio es el grafeno.
La Figura 2 ilustra la curva de descarga de voltaje de un Li-ion moderno con ánodo de grafito y la primera versión de coque.
Se han probado varios aditivos, incluidas aleaciones a base de silicio, para mejorar el rendimiento del ánodo de grafito.Se necesitan seis átomos de carbono (grafito) para unirse a un solo ion de litio;un solo átomo de silicio puede unirse a cuatro iones de litio.Esto significa que, en teoría, el ánodo de silicio podría almacenar más de 10 veces la energía del grafito, pero la expansión del ánodo durante la carga es un problema.Por lo tanto, los ánodos de silicona pura no son prácticos y solo se agrega entre el 3 y el 5 por ciento de silicio al ánodo de una base de silicio para lograr una buena vida útil.
El uso de titanato de litio nanoestructurado como aditivo de ánodo muestra un ciclo de vida prometedor, buenas capacidades de carga, excelente rendimiento a baja temperatura y seguridad superior, pero la energía específica es baja y el costo es alto.
Experimentar con material de cátodo y ánodo permite a los fabricantes fortalecer las cualidades intrínsecas, pero una mejora puede comprometer a otra.La denominada “célula de energía” optimiza la energía específica (capacidad) para lograr tiempos de ejecución prolongados pero con una potencia específica más baja;la “Power Cell” ofrece una potencia específica excepcional pero a menor capacidad.La "célula híbrida" es un compromiso y ofrece un poco de ambos.
Los fabricantes pueden obtener una energía específica alta y un costo bajo con relativa facilidad agregando níquel en lugar del cobalto, que es más costoso, pero esto hace que la celda sea menos estable.Si bien una empresa nueva puede centrarse en una alta energía específica y un precio bajo para obtener una rápida aceptación en el mercado, la seguridad y la durabilidad no pueden verse comprometidas.Los fabricantes de renombre otorgan una gran integridad a la seguridad y la longevidad.
La mayoría de las baterías de iones de litio comparten un diseño similar que consta de un electrodo positivo de óxido de metal (cátodo) revestido en un colector de corriente de aluminio, un electrodo negativo (ánodo) hecho de carbono/grafito revestido en un colector de corriente de cobre, un separador y electrolito. hecho de sal de litio en un solvente orgánico.Más información, por favor visite teda battery.com.
La Tabla 3 resume las ventajas y limitaciones de los iones de litio.
Hora de publicación: 26-jun-2022