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Dec 19, 2023 Pageview：166
El electrolito de una batería es el medio que permite que el flujo de iones entre el cátodo y el ánodo dentro de la batería produzca energía. Aquí se producen reacciones electroquímicas durante los ciclos de descarga para producir energía y ciclos de recarga. Los distintos tipos de electrolitos de batería que se utilizan según los requisitos específicos de una aplicación determinada.
Electrolitos acuosos: estos electrolitos son comunes en baterías de plomo-ácido y en algunos tipos de baterías de flujo. Se trata de una solución de ácido sulfúrico a base de agua.
Electrolitos orgánicos: están hechos de sales de litio, disolventes orgánicos y aditivos. Se utilizan en baterías de iones de litio.
Electrolitos sólidos: se utilizan a menudo en baterías de estado sólido, ya que mejoran el rendimiento y la seguridad de la batería. Son materiales sólidos que conducen iones. Son comunes en las tecnologías de baterías modernas y avanzadas.
Electrolitos de polímero: estos electrolitos conducen iones utilizando un polímero y se usan comúnmente en baterías de polímero de litio o de iones de litio.
Electrolitos en gel: son electrolitos semisólidos o similares a gel que se encuentran en algunos tipos de baterías para mayor flexibilidad y seguridad.
En asociación con el rendimiento, la seguridad y las aplicaciones, cada tipo de electrolito tiene sus ventajas y desventajas. Diferentes tipos de baterías han empleado diferentes tipos de electrolitos. Por ejemplo, las baterías de plomo-ácido utilizan electrolitos a base de agua, mientras que las baterías de iones de litio utilizan electrolitos orgánicos. Algunas aplicaciones y dispositivos utilizan electrolitos en gel, ya que son flexibles y pueden diseñarse en diferentes formas para dispositivos portátiles.
Electrolito de polímero
Los electrolitos poliméricos son un tipo de electrolito que se encuentra comúnmente en baterías de polímero de litio y de iones de litio.
Celda de batería LiFePO4 de baja temperatura de 3,2 V y 20 A -40 ℃ Capacidad de descarga de 3C≥70 % Temperatura de carga: -20~45 ℃ Temperatura de descarga: -40~+55 ℃ Prueba de acupuntura aprobada -40 ℃ Tasa máxima de descarga: 3C
Utilizan una matriz polimérica para conducir los iones necesarios para el funcionamiento de la batería. Estos polímeros están dopados con sales de litio que facilitan el movimiento de los iones. Están hechos de materiales como poliacrilonitrilo (PAN) u óxido de polietileno (PEO).
Ventajas del electrolito polimérico
Flexibilidad: la matriz polimérica proporciona flexibilidad, lo que los hace adecuados para diseños de baterías delgadas y flexibles como las que se encuentran en dispositivos portátiles. Se pueden diseñar en varias formas para diferentes dispositivos.
Seguridad mejorada: en general, los electrolitos poliméricos son más estables y menos propensos a sufrir fugas, a diferencia de los electrolitos líquidos. Los problemas de seguridad son menores con estos electrolitos ya que el riesgo de fuga térmica es mínimo.
Compatibilidad con ánodos de metal de litio: el uso de ánodos de metal de litio es una probabilidad, como lo demuestran algunos electrolitos poliméricos que pueden mejorar la densidad de energía de la batería.
Limitaciones de los electrolitos poliméricos
Conductividad iónica: históricamente, algunos electrolitos poliméricos tenían una conductividad iónica más baja, a diferencia de los electrolitos líquidos. Si bien se han realizado mejoras, este factor afecta el rendimiento de la batería.
Compatibilidad de la interfaz: la confirmación de la estabilidad y el buen contacto en la interfaz electrodo-electrolito puede tener algunas dificultades que a su vez afectan el rendimiento y la vida útil de la batería.
La investigación y los avances en electrolitos poliméricos continúan mientras intentan abordar estas limitaciones. El objetivo es mejorar el rendimiento general y la conductividad iónica manteniendo al mismo tiempo la flexibilidad y la seguridad para diversas aplicaciones.
Electrolito de sulfato de aluminio
También conocido como alumbre, el sulfato de aluminio no se encuentra comúnmente en las tecnologías de baterías modernas, como las baterías de iones de litio, como electrolito. Sin embargo, se ha utilizado en contextos educativos o experimentales, especialmente durante las etapas iniciales del desarrollo de baterías y en baterías caseras simples.
El sulfato de aluminio actúa en una reacción redox cuando se emplea como electrolito. Si bien sirve como conductor iónico, permite el flujo de carga entre el cátodo y el ánodo produciendo una corriente eléctrica al facilitar el movimiento de los electrones.
El sulfato de aluminio se puede utilizar junto con electrodos de zinc y cobre en sencillas baterías caseras. A diferencia de las baterías comerciales con mayor densidad de energía, las baterías caseras tienen menores densidades de energía y eficiencias. Se utilizan comúnmente con fines educativos.
El sulfato de aluminio se ha empleado como coagulante en la purificación del agua y en algunos procesos químicos, pero no es una opción frecuente ni estándar para los electrolitos de baterías comerciales modernas. Otros materiales electrolíticos, como electrolitos poliméricos, electrolitos orgánicos, soluciones acuosas o electrolitos de estado sólido, se han utilizado ampliamente en las baterías modernas. Estos tienden a tener ventajas específicas en materia de seguridad, rendimiento y estabilidad.
Electrolito de hidróxido de potasio
El hidróxido de potasio (KOH) es un tipo de electrolito que se utiliza en algunos tipos de baterías, incluidas algunas alcalinas y especialmente en el hidruro metálico de níquel (NiMH). También se utiliza en ciertos tipos de pilas de combustible.
El electrolito de las baterías de NiMH actúa como un conductor iónico que permite el flujo de corriente eléctrica al permitir el movimiento de iones desde los electrodos positivos a los negativos. El electrolito suele ser una solución de hidróxido de potasio. Esta química de la batería consta de un electrodo negativo que comprende una aleación que absorbe hidrógeno, un electrodo positivo hecho de hidróxido de níquel y una solución electrolítica de hidróxido de potasio.
Características y consideraciones de los electrolitos de hidróxido de potasio;
Conductividad: la conductividad iónica facilitada por el hidróxido de potasio es buena. Este factor es crucial para la eficiencia en el funcionamiento de la batería con un buen movimiento de iones de hidróxido (OH-).
Ambiente alcalino: el hidróxido de potasio se diferencia de los electrolitos ácidos porque crean un ambiente alcalino en la batería. Esta naturaleza alcalina ofrece varios beneficios con respecto a una mayor vida útil de la batería y una menor corrosión en determinadas aplicaciones.
Impacto ambiental: el hidróxido de potasio no contiene materiales tóxicos, lo que los hace menos dañinos para el medio ambiente, a diferencia de otros tipos de electrolitos que contienen componentes dañinos.
Desafíos de los electrolitos de hidróxido de potasio
Aplicación limitada: estos electrolitos se encuentran principalmente en baterías de NiMH y algunos tipos de baterías alcalinas. Dependiendo de las necesidades y requisitos específicos de determinadas químicas de las baterías, el uso de estos electrolitos puede ser limitado.
Preocupaciones de seguridad: el hidróxido de potasio es una sustancia cáustica a pesar de ser menos dañina que algunos materiales. Requiere un manejo adecuado para evitar la irritación de ojos y piel. Uno debe vestirse con el equipo correcto cuando esté en contacto con electrolitos de hidróxido de potasio.
Los electrolitos de hidróxido de potasio juegan un papel importante en el funcionamiento de las baterías de NiMH al facilitar el movimiento de los iones, lo que permite un buen rendimiento y eficiencia de estas baterías recargables.
Conclusión
Los electrolitos de la batería permiten el flujo de iones entre los electrodos positivo y negativo de una batería. El proceso electroquímico a su vez produce energía en diversas aplicaciones. Los diferentes tipos de electrolitos de batería dependen de los requisitos de las diferentes aplicaciones. La investigación y las innovaciones continúan a medida que se realizan mejoras en la estructura de los electrolitos. Las tecnologías de baterías emergentes han sido testigos del uso de electrolitos de estado sólido que se consideran más seguros y estables.
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