22 años de personalización de baterías
Mar 11, 2020 Pageview：579
Hoy en día, están ocurriendo muchos cambios en la forma en que se fabrican las baterías debido a los avances en la tecnología en general. En general, la necesidad de contar con fuentes de energía renovables se vuelve cada vez más imperativa, razón por la cual la fabricación de baterías mejora constantemente.
Por ejemplo, encontrar nuevos materiales para fabricar baterías más eficientes es de suma importancia para que la electrificación de vehículos y dispositivos se expanda a nuevos horizontes. Por ello, los elementos con los que se fabrica una batería son muy importantes para poder determinar su funcionalidad.
Uno de los criterios que se pueden utilizar para revisar el funcionamiento de las baterías, así como la calidad de su rendimiento, es el análisis de los materiales utilizados en su composición. Debido a esto, es importante definir qué son los materiales de ánodo.
Este tipo de material se conoce como el electrodo negativo que se encuentra en las baterías de iones de litio, y están emparejados en una celda de iones de litio con materiales de cátodo.
Es bien sabido que uno de los tipos de baterías más utilizados es el de iones de litio, que se utiliza en una amplia gama de tecnologías. Ejemplos de esto son los vehículos eléctricos, que utilizan tanto una batería eléctrica como un motor de combustible.
Por tanto, comprender el efecto que tienen sobre ellos los materiales anódicos es muy importante para poder determinar la forma en que estos elementos interactúan para garantizar un mejor funcionamiento.
¿Qué materiales de ánodo se utilizan en las baterías de iones de litio?
Las baterías de iones de litio utilizan ciertos materiales, pero antes de explicar cuáles de ellos se encuentran con frecuencia en estas fuentes de energía, hay otras cosas que discutir. Por lo tanto, es importante tener en cuenta que existen algunos requisitos que los materiales deben tener para poder funcionar con baterías de iones de litio. Por tanto, ejemplos de esto son los siguientes:
- Bajo costo, para que la gente tenga acceso a ellos.
- Excelente conductividad y porosidad, por lo que realizan las cargas correctamente.
- Ligero, así como una larga durabilidad, para garantizar que sean portátiles y ofrezcan una buena calidad.
- Correspondencia de voltaje con el cátodo de preferencia.
Asimismo, los materiales más utilizados son LTO (titanato de litio), silicio funcionalizado superficialmente, grafeno en polvo con propiedades de alto rendimiento, aditivos conductores, carbón activado y negro de carbón.
Al mismo tiempo, uno de los elementos centrales que se utiliza como material de ánodo es el polvo de grafito, que se utiliza en casi todas las baterías de iones de litio como material de ánodo.
La forma en que esto funciona es como un material activo, que se utiliza de esta manera debido a una propiedad específica que permite colocar partículas de iones de litio entre sus múltiples capas. Por lo tanto, esto se conoce como capacidad electroquímica, que puede mantener miles de ciclos en baterías que funcionan de manera optimizada.
Para que esto suceda, la superficie de grafito no puede ser cualquier pieza de este material. Debe ser compatible con la química específica de la batería de iones de litio, que incluye aglutinantes, sales y disolventes.
También es importante notar que este ánodo no solo está hecho de grafito, sino que también está recubierto con una lámina de cobre. A su vez, el primer elemento mencionado tiene un brillo metálico así como una consistencia sólida cristalina y color negro o gris. Por su composición es un alto conductor de electricidad, por lo que puede alcanzar los 25000 S / cm2 en la capa de un solo cristal.
Para solucionar el problema de compatibilidad, algunos de los aglutinantes que se utilizan habitualmente son el fluoruro de polivinilideno (PVDF) y el copolímero de estireno butadieno (SBR), que pueden entrar en contacto con los materiales antes mencionados.
¿Cuál es el rendimiento de los materiales de ánodo para baterías de iones de litio?
En la actualidad, se considera que las baterías de iones de litio son unas de las más eficientes del mercado en materia de almacenamiento de energía. Esto se debe a que garantizan una fuente de energía a los dispositivos portátiles.
Aunque las tecnologías cambian con frecuencia con los nuevos avances de la sociedad y la cultura, este tipo de baterías son sin duda las favoritas de muchas personas. Además de ser una fuente de energía garantizada, los materiales con los que están fabricados (ánodos) aseguran una alta densidad pero también una total ligereza, lo que los hace viables para fines comerciales.
Como se mencionó anteriormente, tener en cuenta no solo los mejores materiales del mercado, sino la combinación correcta de ellos (en términos de compatibilidad química) es muy importante para garantizar la calidad de la batería. No obstante, sigue siendo un hecho que estos son uno de los tipos de fuentes de energía más comprados.
¿Cuál es el efecto de los materiales del ánodo para las baterías de iones de litio?
En las celdas de iones de litio, los materiales del ánodo actúan como un anfitrión que permite la intercalación y desintercalación en el ión de litio, lo que ocurre durante los ciclos de carga y descarga. Asimismo, para seleccionar materiales de ánodos adecuados que puedan funcionar correctamente, existen algunos criterios:
-Pérdida irreversible en el primer ciclo bajo
-Una alta eficiencia culómbica
-Difusión de iones de litio dentro y fuera del ánodo, que debe ocurrir rápidamente
-La capacidad de crear y mantener una capa de interfaz de electrolito sólido en el ciclismo
-Conductividad iónica y electrónica en niveles altos.
-Capacidad específica en niveles altos
-Los cambios estructurales menos posibles en carga y descarga
En otras palabras, el litio se almacena en el terminal del ánodo y luego se transporta al terminal del cátodo, por la acción de un electrolito. Esto sucede gracias a muchos procesos, que incluyen la dispersión y la conducción iónica.
Con todos los detalles antes mencionados sobre los efectos de los materiales del ánodo en las baterías de iones de litio, no es de extrañar que el proceso se haya vuelto tan refinado con los avances de la tecnología que hoy en día estas baterías son una de las favoritas de la gente.
El perfeccionamiento de los materiales (especialmente ánodos) utilizados para fabricar estas baterías les ha permitido mejorar su funcionamiento, sirviendo como garantía de una fuente de energía confiable con valor no solo comercial sino también ecológico; porque forman parte de una serie de nuevas técnicas en desarrollo que aumentan el conocimiento de las personas sobre las fuentes de energía renovables.
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