22 años de personalización de baterías
Jan 08, 2020 Pageview：417
¿Por qué el litio está dentro de las baterías?
El químico británico M. Stanley Whittingham propuso por primera vez el uso de litio para fabricar baterías en el año 1970. Whittingham usó electrodos hechos de sulfuro de titanio y litio. La batería de litio recargable de Whittingham nunca podría ser práctica, ya que era muy costosa de fabricar en la década de 1970. No solo fue eso, sino la reacción química que ocurre cuando los electrodos se exponen al aire tóxico para los animales y los seres humanos. Por estas razones, Exxon, "la institución que financió los esfuerzos de Whittingham" cerró este proyecto. En ese momento, las baterías de litio eran peligrosas ya que el metal de litio reaccionaba con agua liberando gas hidrógeno inflamable en el proceso. Por eso se pidió la necesidad de una alternativa. Es por eso que las investigaciones a principios de 1970 se centraron en encontrar esa alternativa, hasta el año 1974 cuando JO Besenhard propuso el uso de compuestos de litio en lugar de metales de litio en las baterías. Desde entonces, el desarrollo de las baterías de iones de litio se ha disparado cada año.
Corría el año 1991 cuando Sony anunció su nuevo producto la batería de iones de litio. Desde entonces, se ha realizado la producción comercial de baterías de iones de litio. Esta invención permitió al fabricante producir teléfonos móviles a una escala mucho menor.
Las baterías de iones de litio están hechas de lo que se llaman células. Cada celda de esos se compone de tres componentes; un electrodo positivo, un electrodo negativo y un componente químico llamado electrolito entre los positivos y negativos.
El electrodo positivo de la celda está diseñado con óxido de litio y cobalto. El electrodo negativo está diseñado con grafito. Los electrolitos son óxidos y sulfuros. El electrolito debe tener una vida útil prolongada y ofrecer una alta movilidad para los iones de litio. El electrolito puede ser líquido, polímero y de estado sólido.
¿Por qué son populares las baterías de iones de litio?
Las baterías de iones de litio se han ganado una reputación que ningún producto puede superar, al menos por el momento. Las baterías de iones de litio han demostrado ser la mejor solución para una fuente de energía recargable. No solo eso, sino que hoy en día la energía se puede almacenar de recursos renovables (sol y viento) directamente en baterías de iones de litio.
Los científicos creen que no es necesario encontrar un reemplazo para las baterías de iones de litio. En cambio, todo el trabajo de investigación actual es actualizar esas baterías. Desde la primera batería de litio que se diseñó en 1970 hasta este momento, todo lo que se hizo en el campo fue actualizar y mejorar la misma batería "batería de iones de litio"
Las investigaciones actuales se centran en eliminar el líquido inflamable del interior de las baterías de iones de litio. El líquido que puede hacer que esas baterías se incendien. Llame a la nueva actualización una batería de estado sólido.
También vale la pena mencionar que las baterías de iones de litio ahora son la solución más económica para las fuentes de energía portátiles. Sus precios de fabricación se han vuelto muy asequibles, por lo que son la opción número uno para todos los fabricantes de teléfonos móviles, computadoras portátiles e incluso automóviles eléctricos.
Otro motivo que hace que las baterías de iones de litio sean insustituibles -al menos por ahora- es su tamaño. Almacenar baterías de iones de litio a granel es una tarea sencilla. Son compactos, pequeños, flexibles y versátiles. Se pueden almacenar fácilmente y sin problemas. No solo eso, sino que su vida útil es fenomenal. Una batería se puede almacenar hasta diez años.
Las investigaciones ahora también se centran en cómo integrar el ion de litio en todos los aspectos del almacenamiento de energía. Sin embargo, el problema al que se enfrentan es la tasa de descarga, que es relativamente pequeña. El desafío ahora es producir una batería de iones de litio con un sistema de descarga muy lento que pueda durar más de un día. Además, las investigaciones también están preocupadas por el tamaño de estas baterías. Quieren hacer una batería pequeña con una gran capacidad. Como se mencionó anteriormente, las baterías de los autos eléctricos antes rondaban las dos toneladas, hoy en día solo pesan 300 kg. Si pudieran hacerlo aún menos, sería un gran paso en la dirección correcta.
Además, la integración de baterías de iones de litio en más aplicaciones eventualmente salvará el planeta. Esto se debe a que, como se mencionó anteriormente, ahora puede almacenar energía en la batería proveniente de recursos renovables. Por lo tanto, se reduce la necesidad de combustibles fósiles. Si logramos reducir la necesidad de combustibles fósiles incluso en un 5% anual. Entonces, en menos de un siglo a partir de ahora, nuestro planeta se salvaría de las emisiones nocivas que provienen del uso de combustibles fósiles.
¿Cómo funciona el litio en la batería?
Las baterías de iones de litio tienen el mismo mecanismo de funcionamiento. Cuando la batería se está cargando, el óxido de litio-cobalto "el electrodo positivo", da algunos de sus iones de litio, estos iones se mueven a través del electrolito hasta el electrodo negativo "el grafito" y allí desaparecen. La batería durante este proceso almacena energía. Después del proceso de carga y durante la descarga; los iones de litio regresan a través del electrolito desde el electrodo negativo al positivo una vez más, lo que a su vez produce energía que enciende el dispositivo al que está conectada la batería.
A diferencia de las baterías convencionales, las baterías de iones de litio tienen controladores electrónicos integrados. Estos controladores regulan cómo se cargan y descargan las baterías. Estos controladores evitan la sobrecarga y el sobrecalentamiento que pueden hacer que las baterías de iones de litio exploten en algunos casos.
Durante el proceso de carga y descarga en las baterías de iones de litio, los electrones fluyen en la dirección opuesta al movimiento de los iones alrededor del circuito exterior. Es importante tener en cuenta que los electrones no fluyen a través del electrolito en sí. El electrolito es efectivamente una barrera aislante y no afecta el movimiento de los electrones.
El movimiento de iones a través del electrolito y los electrones que se mueven alrededor del circuito externo en la dirección opuesta son dos procesos interconectados. Si alguno de estos movimientos se detiene, el otro también se detiene. Cuando la batería está completamente descargada y los iones dejan de moverse a través del electrolito, los electrones dejan de moverse al mismo tiempo a través del circuito exterior. Es por eso que pierde energía en su dispositivo.
La descarga ocurre a gran velocidad cuando el dispositivo alimentado por la batería de iones de litio está encendido; sin embargo, la descarga también ocurre incluso cuando el dispositivo está apagado. Esa es una desventaja de las baterías de iones de litio.
Para resumir cómo funciona el ion de litio, es el siguiente:
" Durante la carga, los iones de litio fluyen desde el electrodo positivo al electrodo negativo por todo el electrolito.
" Los electrones también fluyen desde el electrodo positivo al electrodo negativo alrededor del circuito exterior.
" Los electrones y los iones se combinan en el electrodo negativo y depositan litio allí.
" Cuando ya no hay más iones para fluir, la batería está completamente cargada y lista para ser utilizada.
" Durante el proceso de descarga, los iones regresan a través del electrolito. Fluyendo de regreso del electrodo negativo al electrodo positivo. Los electrones fluyen del electrodo negativo al positivo pero a lo largo del circuito exterior. Este proceso es lo que proporciona energía a su dispositivo.
" Cuando todos los iones dentro de la batería se mueven hacia atrás, la batería está completamente descargada y necesita recargarse una vez más.
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