Batería de iones de litio de estado sólido

Las baterías de iones de litio han sido un soplo de aire fresco en la industria. Han reemplazado las baterías de plomo-ácido que alguna vez gobernaron los diversos dispositivos y aplicaciones. En comparación con otras opciones, las baterías de iones de litio son mucho más seguras y tienen un mejor rendimiento. Tienen mayor capacidad y densidad de batería.

Aunque las baterías de iones de litio han brindado una serie de ventajas y se han convertido en la mejor opción de celda recargable para varios dispositivos y teléfonos, existen ciertas limitaciones para la batería. Se sabe que las baterías de iones de litio tienen una vida útil y una densidad de potencia limitadas.

Si bien muchos podrían haber pensado que la innovación habría terminado con la invención de las baterías de iones de litio, este no ha sido el caso. Los investigadores han logrado perfeccionar aún más las baterías de iones de litio mediante la creación de baterías de iones de litio de estado sólido.

Definición de batería de iones de litio de estado sólido

La batería de iones de litio de estado sólido utiliza electrodos sólidos y un electrolito sólido. Esto es bastante diferente de las baterías de iones de litio habituales que dependen de electrolitos líquidos. Uno de los problemas del uso de electrolitos sólidos es la estabilidad.

Recientemente, se realizó una investigación que pudo encontrar un método a través del cual el electrolito sólido podría estabilizarse en el metal litio. Usó nitruro de boro con nano-recubrimiento para entregar baterías que tienen una capacidad de carga diez veces mayor que la de las baterías de iones de litio basadas en grafito. Además, el electrolito utilizado es de cerámica. Este electrolito no es inflamable, a diferencia del electrolito líquido. Esto ayuda aún más a reducir los problemas de seguridad.

Material utilizado

En la mayoría de los casos, la química celular de una celda de estado sólido es similar a la de una celda de electrolito líquido. El material utilizado en el ánodo incluye titanatos, carbono, aleaciones de litio y / o litio metálico. Puede haber varios materiales que se pueden utilizar para cátodos. Esto incluye óxidos a base de Li, óxido de vanadio, fosfato y otros materiales microestructurales. El electrolito puede tener sales conductoras como [LiCF3SO2) 2N] (LiTFSI). Cuando se utilizan electrolitos cerámicos, LiPON, Li2S-P2S5 y Li10GeP2S12 son opciones posibles.

Densidad de energía de la batería de iones de litio de estado sólido

Las baterías de iones de litio de estado sólido tienen una alta densidad de energía. Actualmente, las baterías de iones de litio que se producen en estado sólido son de tamaño pequeño. La densidad más alta que las baterías de estado sólido han logrado alcanzar es de más de 1000 Wh. Más de 20 empresas en todo el mundo han logrado fabricar baterías de tan alta densidad energética. Esto también incluye GRAN potencia.

Se utilizan electrolitos poliméricos, principalmente PEO con sales conductoras como [LiCF3SO2) 2N] (LiTFSI). Como electrolitos cerámicos, son posibles especialmente LiPON, Li10GeP2S12 o Li2S-P2S5.

Aplicaciones de la batería de iones de litio de estado sólido

La aplicación de las baterías de iones de litio de estado sólido es la misma que la de las baterías de iones líquidos. Algunos de los usos populares incluyen los siguientes:

Teléfonos inteligentes

Los teléfonos inteligentes requieren baterías pequeñas y recargables. Esto es exactamente lo que ofrecen las baterías de iones de litio. Sin embargo, mientras que anteriormente dichas baterías tenían una vida útil limitada y, por lo tanto, debían cambiarse, las baterías de estado sólido tienen una mayor longevidad y capacidad energética.

Respaldos de energía

En comparación con los generadores convencionales, los equipos UPS y de respaldo de energía de emergencia tienden a ser mucho más convenientes ya que brindan energía instantánea en caso de un corte de energía. Estos equipos se utilizan en computadoras, tecnología médica y tecnología de la comunicación. En ellos se puede utilizar una batería de iones de litio de estado sólido.

Motores marinos

¿Sabías que los barcos también cuentan con motores recargables? Atrás quedaron los días en que los barcos marinos tenían que remar manualmente. Ahora, los motores cuentan con baterías recargables que alimentan los motores de los barcos. Tradicionalmente, en dichos motores se utilizaban baterías de plomo-ácido. Pronto, fueron reemplazadas por baterías de iones de litio debido a la mejor capacidad energética ofrecida. Ahora, las baterías de iones de litio de estado sólido pueden mejorar aún más el rendimiento de los motores marinos.

Almacenamiento de energía solar

La energía solar se está volviendo cada vez más popular. A medida que más y más personas se dan cuenta de los efectos negativos del uso de combustibles fósiles para las casas de energía, el uso de la energía solar aumenta. Los paneles solares también requieren baterías recargables. Y las baterías de iones de litio son ideales para el almacenamiento de energía solar porque estas baterías se cargan muy rápidamente. Y esto le permite maximizar el almacenamiento de energía solar por día.

Sistema de alarma y equipo de vigilancia

Hubo un momento en que la presencia de electricidad era fundamental para brindar seguridad a las casas. Sin embargo, este ya no es el caso. Ya sea monitoreando perímetros remotos, sitios de trabajo o flotas de vehículos, los modernos sistemas de vigilancia y alarma están equipados para hacerlo todo. Y estos sistemas de monitoreo remoto utilizan baterías recargables de iones de litio. Esto se debe a que estas baterías son de tamaño pequeño, tienen una vida útil prolongada y una autodescarga mínima. Estos beneficios también los proporcionan las baterías de iones de litio de estado sólido. Y algunas de estas ventajas se maximizan aún más debido a su estructura sólida.

Equipo de movilidad

Las baterías de iones de litio de estado sólido pueden ayudar a alimentar equipos de movilidad. La silla de ruedas eléctrica, los dispositivos domésticos, los salvaescaleras y otros equipos electrónicos similares requieren baterías recargables. Y las baterías de plomo-ácido o de iones de litio convencionales no son adecuadas para este tipo de equipos, ya que requieren una carga inmensamente rápida y una larga vida útil.

Paquetes de energía portátiles

Los paquetes de energía ahora son imprescindibles para los teléfonos inteligentes. Después de todo, ayudan a reducir el tiempo de inactividad de sus dispositivos. Teniendo en cuenta que las personas ya no pueden vivir sin sus teléfonos inteligentes y dispositivos similares, los paquetes de energía portátiles nunca han sido más importantes.

Los paquetes de energía portátiles también necesitan alimentación. Y lo hacen mediante baterías recargables. Las baterías de iones de litio de estado sólido pueden ser útiles en este caso. Nuevamente, la carga rápida es un requisito previo en los paquetes de energía que pueden ser entregados de manera efectiva por celdas de iones de litio.

Conclusión

Las baterías de iones de litio han revolucionado la forma en que funcionan los equipos modernos. Las baterías de estado sólido son un gran invento que puede aumentar aún más la efectividad de varios dispositivos. Si bien las baterías también presentan ciertos inconvenientes, cuando se trata de seguridad, densidad de energía y rendimiento general, las baterías de iones de litio de estado sólido son un guiño en la dirección correcta.

Puede que ni siquiera te des cuenta, pero las baterías de iones de litio ya son una parte importante de la vida. Incluso si no lo son, es hora de que hagas el cambio. Las baterías de plomo-ácido convencionales ya no pueden satisfacer las necesidades modernas. Cambie a baterías de iones de litio y disfrute de los diversos beneficios asociados.