¿Cómo se fabrican las baterías de litio? Costo ambiental y de producción

Las baterías de litio se encuentran actualmente entre las baterías más utilizadas en la electrónica móvil y los vehículos eléctricos. Hay varias razones por las que estas baterías se utilizan sobre otras tecnologías de baterías. Por ejemplo, en los dispositivos electrónicos móviles, se utilizan baterías de iones de litio debido a su ligereza y alta densidad energética.

La primera propuesta para hacer baterías de litio se hizo en la década de 1970 y luego, a principios de la década de 1990, Sony comercial produjo las primeras baterías de litio que se vendieron en el mercado. Desde entonces, el crecimiento en el uso de estas baterías ha ido en aumento. En este artículo, vamos a compartir con ustedes cómo se fabrican estas baterías y su impacto en el medio ambiente.

Las baterías de litio se componen de cuatro componentes principales que incluyen lo siguiente;

1. El cátodo; El cátodo es el electrodo positivo y es la fuente de iones de litio. La cantidad de iones activos en el cátodo es lo que determina la capacidad de la batería y su voltaje.

2.Ánodo: Este es el electrodo negativo y es donde se almacenan los iones de litio cuando se carga la batería.

3.Electrolito: este es el líquido que actúa como medio de transmisión para que los iones de litio se muevan entre el cátodo y el ánodo.

4.Separador: El separado es el material físico que separa el cátodo del ánodo para asegurar que se mantengan separados.

¿De dónde proviene el litio que se usa en las baterías?

Uno de los principales materiales utilizados en las baterías de litio es el litio. En realidad, es la razón por la que estas baterías reciben el nombre de baterías de litio. La mayor parte del litio que se ha descubierto se encuentra en América del Sur en países como Chile, Bolivia, Argentina. También hay otros países que tienen Litio en pequeñas cantidades. Estos incluyen EE. UU., China, Zimbabwe, Portugal, Brasil, etc.

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

LEE MAS

Este litio se encuentra en la mayoría de los casos en estanques subterráneos salados. Luego, el líquido de estos estanques se bombea y se coloca en el suelo para que se seque y se forme carbonato de litio junto con otros compuestos metálicos. Posteriormente, el carbonato de litio se procesa para formar litio metálico puro que se utiliza para fabricar baterías.

¿Cómo se producen las baterías de litio?

Estos son los procedimientos involucrados en la fabricación de baterías de litio.

1.Haciendo los dos electrodos

La primera etapa en el proceso de fabricación de baterías de litio es hacer el cátodo (electrodo positivo) y el ánodo (electrodo negativo). El proceso de fabricación de los dos electrodos es el mismo. La diferencia está en los materiales que se utilizan para fabricar cada uno de ellos. El ánodo se fabrica aplicando polvo de carbono sobre una lámina de metal de cobre.

Por otro lado, el cátodo se fabrica revistiendo polvo de óxido de metal de litio sobre una hoja de metal de aluminio. Tanto el polvo de óxido de metal de litio como el de carbono se mezclan con un aglutinante conductor para formar una suspensión antes de esparcirse sobre las láminas de metal para formar el revestimiento necesario. El grosor del recubrimiento del ánodo y del cátodo se hace de manera que se asegure que se pueda almacenar la misma cantidad de energía por unidad de área en ambos electrodos.

Después de recubrir las láminas del ánodo y el cátodo con la suspensión en polvo, se secan en una máquina (horno) con temperatura regulada. Después del secado, las láminas recubiertas se cortan en un tamaño que pueda caber en la carcasa de la batería.

2.Ensamblaje y embalaje

Ahora que el cátodo y el ánodo están listos, el siguiente paso es ensamblarlos junto con el separador. Los dos electrodos se colocan a una distancia determinada, y luego se coloca en el medio un separador que a menudo está hecho de poliolefina. El separador también se corta con la misma forma y tamaño que el ánodo y el cátodo.

Con el separador entre el ánodo y el cátodo, el siguiente paso es conectar los electrodos a sus respectivos terminales. El subconjunto de los dos electrodos y el separador se coloca luego en una lata pero dejando la provisión para inyectar el electrolito. Luego, la lata se sella mediante soldadura o calentamiento con leaser.

El siguiente paso es inyectar el electrolito en la batería. El electrolito de uso común para las baterías de litio es el hexafluoruro de litio (LiPF6). El proceso de inyección del electrolito en la batería debe realizarse en una habitación seca para evitar que el electrolito se mezcle con el agua. Esto se debe a que los electrolitos reaccionan con el agua para formar ácidos fluorhídricos tóxicos que son peligrosos.

Batería de polímero resistente para portátiles de alta densidad de energía y baja temperatura Especificación de la batería: 11,1 V 7800 mAh -40 ℃ Capacidad de descarga de 0,2 C ≥80 % A prueba de polvo, resistencia a caídas, anticorrosión, antiinterferencias electromagnéticas

LEE MAS

Cuando se ha inyectado el electrolito y se ha sellado la batería, lo siguiente es marcar la batería. La marca de la batería incluye agregar el nombre de la empresa fabricante, consejos de seguridad clave y las especificaciones clave de la batería si es necesario. La mayoría de los procesos anteriores que se utilizan para fabricar estas baterías están automatizados para la mayoría de las empresas. Sin embargo, para algunas empresas más pequeñas, algunos de los procesos se realizan manualmente.

3. ¿Cuál es el costo ambiental de las baterías de litio?

El proceso de extraer litio de la tierra y procesarlo en litio puro tiene muchos impactos ambientales. Uno de los problemas es que este proceso requiere mucha agua. Los estudios demuestran que se necesitan alrededor de 500.000 galones de agua para extraer una tonelada de litio. Esto puede crear escasez de agua en otros sectores como la agricultura y el uso doméstico, especialmente en áreas como Chile que son muy secas pero tienen la mayor parte del litio en el mundo.

Otro problema causado durante el proceso es cuando algunos de los productos químicos se filtran a la corriente principal de agua. Estos productos químicos son peligrosos para la vida acuática y los animales que se alimentan de esta agua contaminada. De hecho, ha habido muchos enfrentamientos entre las comunidades locales y las empresas de extracción de litio sobre el tema de la contaminación de la corriente de agua que ha provocado la muerte de peces y animales que beben el agua contaminada.

Conclusión

Las baterías de litio han cambiado las reglas del juego en la industria de la electrónica móvil y los vehículos eléctricos. Han hecho posible almacenar más energía por unidad de volumen que en otras tecnologías de baterías. El metal de litio es el componente principal utilizado en estas baterías y se extrae de la tierra.

Los procesos involucrados en la obtención de este litio tienen un par de costos ambientales y han llevado a algunas personas a argumentar que los beneficios de esta tecnología no valen los costos ambientales. Sin embargo, las empresas que extraen este metal siempre están ideando medios para reducir los impactos negativos que sus procesos generan en el medio ambiente.