Discusión sobre el paquete de baterías de automóvil de iones de litio

¿Existe una batería mejor que la de iones de litio para un automóvil?

Baterías de estado sólido

Este es un tipo de tecnología de batería que utiliza electrodos sólidos y un electrolito sólido en comparación con los electrolitos de gel líquido o polímero presentes en los paquetes de baterías de iones de litio. La tecnología de la batería se ocupa de combinar un cátodo de alta capacidad con un ánodo a base de metal de litio de alta capacidad utilizando un separador de conductividad extremadamente alta, que también es sólido.

Todos los materiales presentes en la composición química de estos paquetes de baterías son generalmente sólidos, lo que los hace menos volátiles y poco inflamables, a diferencia de sus homólogos líquidos que se encuentran en los sistemas tradicionales de litio.

Los materiales incluidos en la fabricación de baterías de estado sólido son también óxidos, fosfatos, sulfuros y polímeros sólidos. Algunos de los beneficios potenciales que las convierten en una alternativa más preferida a las baterías de iones de litio en los vehículos eléctricos son:

• Tiempo de recarga más rápido en comparación con las baterías de iones de litio

• Una vida más larga

• Un mejor diseño compacto

• Capacidades energéticas superiores

Muchos fabricantes de vehículos eléctricos han informado de interés en desarrollar tecnología de baterías de estado sólido como Toyota, Hyundai e incluso Honda. Los coches eléctricos requieren altas cantidades de densidad de energía para un rendimiento máximo, ya que dependen completamente de la batería para un suministro de energía constante pero alto. Por esta razón, la batería de estado sólido se destaca como una mejor alternativa para perfeccionar el rendimiento de la tecnología EV para el futuro.

Baterías NiMH

Las baterías de hidruro metálico de níquel, también abreviado como Ni-MH, es un tipo estándar de tecnología de batería recargable. Sin embargo, no debe confundirse con la típica batería de níquel-hidrógeno. Este tipo de celda es adecuada para dispositivos o máquinas que requieren grandes cantidades de energía en conjunto para su uso frecuente. Actualmente se utilizan en vehículos híbridos de gas y electricidad, y se están realizando esfuerzos en el estudio de esta tecnología de baterías para averiguar si sus propiedades también se pueden aplicar en la fabricación de automóviles eléctricos.

El principal objetivo de este paquete de baterías en este momento sería reducir su costo al tiempo que aumenta la densidad de energía.

Las baterías de NiMH tienen una densidad de energía de 1 kilovatio-hora, y para que se considere una alternativa viable a las baterías de iones de litio en la tecnología de vehículos eléctricos, las densidades de energía deben aumentarse a aproximadamente 30-50 kilovatios-hora. Una forma recomendada de hacerlo sería desarrollar aleaciones de hidruros metálicos utilizando metales de bajo costo que se incorporarían en los paquetes de baterías de NiMH. En última instancia, esto hará que las células sean más baratas al tiempo que aumentará su eficiencia y rendimiento. Los beneficios que poseen las baterías de NiMH que las convierten en una tecnología adecuada para su uso en vehículos eléctricos incluyen:

• La densidad de energía se puede traducir positivamente en una reducción del espacio ocupado por la batería o en periodos prolongados.

• Resistencia a variaciones extremas de temperatura, a diferencia de otros tipos de baterías primarias con lecturas tan bajas como -20 ° C.

• La reducción de las limitaciones impuestas a la fabricación, uso y eliminación de baterías debido a preocupaciones sobre la toxicidad del cadmio.

Sin embargo, para una batería de automóvil eléctrico, el ión de litio tiene una ventaja principal sobre el NiMH, ya que es más liviano que otras celdas primarias. Este hecho no significa necesariamente que el NiMH no pueda ser una alternativa digna al ión de litio para su uso en la batería del automóvil. Los fabricantes deben hacer algunos ajustes que lo convertirían en un oponente digno a largo plazo.

Baterías de zinc-aire

Es posible que muchas personas no conozcan este tipo de tecnología de baterías y el impacto que ha tenido en sus diversas aplicaciones. Las baterías de zinc-aire son un tipo de batería no recargable con celdas de combustible recargables mecánicamente. Generalmente son baterías de metal-aire alimentadas por la oxidación del zinc utilizando oxígeno del aire.

Puede parecer confuso, pero una vez que una persona obtiene el concepto básico de cómo funcionan estas células, será viable para ver los beneficios de usar estas células para la tecnología EV. Las baterías de zinc-aire se caracterizan por sus altas densidades de energía y se encuentran típicamente en aplicaciones de alto valor como los audífonos. Sí, los audífonos tienden a hacer uso de las propiedades que componen esta tecnología de batería por su funcionalidad.

El hecho de que estén fabricados con algunos de los materiales más comunes del mundo los convierte en una atractiva alternativa a las baterías de iones de litio para coches eléctricos. Tras la descarga, una cantidad de partículas de zinc forma un ánodo poroso, que luego se satura con un electrolito.

El oxígeno presente en el aire reacciona con el cátodo para formar iones hidroxilo, que se mueven hacia la pasta de zinc en el ánodo para crear zincato. El cincato luego se descompone en óxido de zinc y el agua regresa al electrolito, por lo que se recicla. La teoría se puede entender mejor si se considera que las baterías de zinc-aire respiran oxígeno y, después de algunas reacciones químicas, se forma óxido de zinc y se produce más zinc, lo que aumenta la densidad de energía de la batería y reduce su peso.

El único factor que restringe las aplicaciones masivas de esta tecnología de batería es que no es recargable, y todos sabemos que las baterías de vehículos eléctricos necesitan ciclos de carga altos para poder sostener el vehículo en distancias extendidas. Sin embargo, se está investigando cómo hacer que estas baterías sean recargables y parece estar generando un buen progreso. Se han desarrollado versiones en las que el ánodo de zinc se regenera mientras se libera oxígeno a la atmósfera para contrarrestar mejor su limitación de recarga. Con más tiempo para mejorar esta tecnología de baterías, el futuro parece tener un espacio abierto para su aplicación en vehículos eléctricos.

¿Hay suficiente litio para las baterías de los coches?

El litio es muy apreciado por su contribución al sostenimiento del desarrollo de los vehículos eléctricos desde su invención hasta la fecha. Sin embargo, se han planteado preocupaciones sobre si habría suficiente litio para futuros avances en el automóvil eléctrico.

Hace unos años, los temores de escasez de litio hicieron que los precios del metal se dispararan. Esto fue causado por un repunte en el mercado de automóviles eléctricos, que de repente competían por la demanda de baterías de iones de litio con otros dispositivos como computadoras portátiles y teléfonos inteligentes. Sin embargo, la demanda del metal no se reducirá en el corto plazo y tampoco se espera que los depósitos de litio se debiliten por un tiempo. La verdad es que hay suficiente litio para satisfacer las crecientes tasas de demanda del metal, por lo que el aspecto del reciclaje se hace menos necesario. Sin embargo, esto no significa que las células deban simplemente desecharse, sino que otros materiales como el cobalto y el cobre pueden reciclarse para otros usos económicos.

¿Cuánto duran las baterías de automóvil de iones de litio?

Por lo general, se espera que cualquier batería de automóvil le dure al usuario durante mucho tiempo, lo suficiente para satisfacer un kilometraje de aproximadamente 160000 km. Esto puede tomar alrededor de 8 a 10 años como mínimo, al igual que la vida útil esperada de una batería de automóvil. Las baterías de iones de litio tampoco son una excepción en el foro. Se espera que la tecnología de la batería lleve al usuario aproximadamente el mismo período de utilidad, dependiendo de su tasa de uso y otras condiciones externas o factores que la afecten.