22 años de personalización de baterías
Dec 11, 2019 Pageview：1200
Las baterías de iones de litio, LIB, son omnipresentes en la tecnología moderna. La mayoría de nosotros, si no todos, llevamos consigo nuestros teléfonos y portátiles, que utilizan LIB. A medida que el mundo se inclina más hacia la energía verde, la producción de baterías seguramente aumentará. Dado que la tecnología LIB se considera una química de batería superior, su demanda ha elevado la fabricación de dispositivos de usuario, incluidas bicicletas eléctricas y vehículos eléctricos.
Ha habido varios desarrollos en la tecnología de iones de litio. Cada versión viene con mejor capacidad, mayor vida útil y características de seguridad, con las principales diferencias encontradas en la química del cátodo.
También hay otras características que hacen que los LIB parezcan estar en muchas variedades. Dichas propiedades incluyen características mejoradas y el compromiso entre precio, eficiencia y uso seguro.
Generalmente, las baterías de iones de litio se han convertido en un amigo absoluto para los entusiastas de los dispositivos tecnológicos. Si tiene un teléfono inteligente, una computadora portátil o cualquier otro dispositivo que contenga una batería recargable, probablemente tenga un LIB con usted.
La demanda mundial de energía ha ido en aumento durante las últimas décadas. Con baterías híbridas de NiCad o níquel, uno puede tener menos de una hora de energía. Con la eficiencia de las baterías de iones de litio; sin embargo, puede chatear con sus seres queridos a través de diferentes medios, ver videos y hacer otras cosas durante horas.
Pero, ¿cuál es el misterio detrás de los LIB? ¿Qué los distingue de otras químicas? La respuesta está en su densidad de energía, que es más del doble que la de las baterías de NiCad. Así que ahora, podemos llevarlo más lejos para obtener una comprensión adecuada de la química LIB. Sigue leyendo.
¿Cuáles son los materiales utilizados para el ánodo y el cátodo de la batería de iones de litio?
Cuatro componentes principales componen los LIB: el cátodo, el ánodo, el electrolito y el separador. En esta parte, nos centraremos en el ánodo (electrodo negativo) y el cátodo (electrodo positivo).
El cátodo
Este componente determina la capacidad y el voltaje de la batería. Como ya sabrá, la electricidad en las baterías de iones de litio se genera mediante la reacción de diferentes productos químicos. Por esta razón, el litio se inserta en la batería como cátodo. En otras palabras, las baterías se denominan litio debido al componente principal, que es el metal de litio.
Sin embargo, el litio por sí solo es un elemento inestable. Por lo tanto, se combina con óxido de litio para formar el cátodo.
También hay otro material denominado "material activo", que facilitó la reacción del electrodo en la batería. En pocas palabras, el óxido de litio reemplaza al principio activo en las baterías de iones de litio.
Dentro del cátodo, también hay una fina lámina de aluminio. Se utiliza como soporte para el marco del cátodo y tiene un revestimiento de una mezcla compuesta de material activo, aditivo conductor y aglutinante.
En el material activo se encuentra el ion litio, cuya conductividad se potencia, añadiendo el agente aditivo. El aglutinante es un adhesivo que permite asentar los demás elementos. Aquí están los materiales con los que está hecho cada componente.
Los aglutinantes de cátodos: Los materiales pueden incluir copolímero de estireno butadieno y polivinilideno.
Láminas de aluminio: la lámina enrollada tipo RA de Cu forjado se utiliza en aplicaciones de alta densidad y alta potencia. Las láminas sirven como colectores de corriente para baterías secundarias.
Materiales activos catódicos: son los principales elementos que definen las diferencias de composición, facilitando la creación de electrodos positivos para las células. Los materiales primarios son una combinación de cobalto, níquel y manganeso. Forman una estructura cristalina que aloja litio.
El ánodo
Este es el componente que envía electrones a través de un cable. Su sustrato también está recubierto con un material activo como el caso del cátodo discutido anteriormente.
El papel del ánodo es la conductividad. Permite que la corriente eléctrica fluya por el interior del circuito externo, al mismo tiempo que permite la absorción y emisión reversible de iones de litio que provienen del electrodo positivo.
Durante la carga, los iones positivos se almacenan en el ánodo, antes de transferirse al cátodo durante la descarga. El cable de conexión une el cátodo y el ánodo permitiendo un flujo natural de iones de litio al cátodo. Los electrones se mueven por separado a lo largo de la cerca, generando energía.
El ánodo está compuesto de grafito en una estructura estable, mientras que el sustrato está recubierto con el material activo, aditivo conductor y un aglutinante. Los materiales del ánodo son bastante simples.
¿Cuáles son las diferencias entre el ánodo de la batería de iones de litio y el mantenimiento del cátodo?
A pesar de que las baterías de iones de litio son potentes, se ven afectadas fácilmente por diferentes factores externos. Los materiales del cátodo y del ánodo tienen reacciones mixtas a problemas externos.
Por ejemplo, uno de los problemas más importantes es una fuga térmica, que implicó un rápido autocalentamiento de las baterías. La causa principal de tal estado podría ser un cortocircuito interno y externo de la celda o una sobrecarga.
El cátodo puede parecer el componente principal de los LIB, lo que los convierte en un foco principal. Una de las principales causas de cortocircuito interno puede involucrar la mezcla de piezas internas. Y es por eso que hay un separador para garantizar que tales cosas nunca sucedan.
El cátodo transporta iones + durante la descarga, mientras que el ánodo transporta los electrones. El ánodo es un conductor eléctrico, lo que significa que debe estar bien aislado. El papel de aluminio se utiliza para mantener las piezas separadas.
El cátodo es muy delicado. Problemas externos como un mal manejo pueden causar una ruptura en el separador, provocando reacciones adversas que matan las baterías. Se espera un cuidado adecuado para ambos materiales.
¿Cuáles son las características químicas del cátodo y el ánodo de la batería de iones de litio?
Los iones de litio (Li +) participan en las reacciones que hacen que las baterías sean lo que son. Los materiales tanto del ánodo como del cátodo pueden absorber iones de litio. En otras palabras, pueden contener los iones cargados. Estos iones, en los LIB, están ligados a un electrón dentro de la estructura del ánodo.
Durante la carga, los iones de litio se liberan del ánodo, viajan a través de una solución de electrolito para ser absorbidos en el cátodo. En esencia, la vida de un LIB comienza con una carga completa. A medida que comienza a cargarlo, se produce un proceso de oxidación en el cátodo, lo que hace que suelte algunos electrones cargados negativamente. Pero la ecuación está equilibrada con un número igual de iones disolviéndose en el electrolito. Viajan dentro del ánodo, donde son absorbidos por el ánodo.
Durante la descarga, por otro lado, los iones de litio se liberan del ánodo para viajar de regreso al cátodo. También se liberan los electrones que estaban ligados al ánodo. Fluyen a través de un cable, creando una corriente eléctrica.
La reacción se detiene con la carga completa. Luego, comience de nuevo en la descarga, haciendo un ciclo completo.
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