22 años de personalización de baterías
Jul 07, 2023 Pageview：110
El rápido desarrollo de los vehículos eléctricos y otros dispositivos eléctricos ha creado una necesidad más importante de mejores soluciones de almacenamiento de energía. Se ha ejercido presión sobre el rendimiento de las baterías de litio, y se están creando más para satisfacer las crecientes necesidades.
El volumen y el peso constantes de la batería son los principales factores que determinan dicho rendimiento. Y en este caso, la densidad de energía de la batería juega el papel principal.
Cuanto mayor sea la densidad de energía, más fuerte será la batería. Y las baterías de iones de litio parecen tener las mejores ofertas.
Hoy, analizaremos los factores que afectan la densidad de energía de estas baterías. Queremos ver cómo estos factores pueden aumentarlo o reducirlo.
Sigue leyendo.
¿Qué es la densidad de energía?
Antes de entrar en detalles, es extremadamente importante que entendamos qué significa la densidad de energía en las baterías de litio. Discutir los factores que lo afectan sería difícil sin entender primero lo que significa.
La densidad de energía es la cantidad de energía almacenada por unidad de espacio. También es la masa de la materia. Este parámetro se representa utilizando vatios-hora por kilogramo (Wh/kg).
Otra forma de ver la densidad de energía es la cantidad de energía eléctrica que una batería puede liberar por unidad de volumen. También se puede definir en términos de la masa de la batería en promedio.
La densidad de energía en las baterías de litio se presenta en dos tipos: la densidad de energía en peso y la densidad de energía en volumen. El primero se calcula como la capacidad de la batería x plataforma de descarga/peso con Wh/kg como unidad básica. Este último es capacidad x plataforma de descarga/volumen con Wh/l como unidad básica.
Una batería con la mayor densidad de energía almacena la mayor cantidad de energía por unidad de volumen o peso. Esta es la razón por la cual las baterías pequeñas de iones de litio funcionan mejor que las baterías de plomo-ácido más grandes y pesadas.
Factores que afectan la densidad de energía
Es crucial tener y mantener una alta densidad de energía en las baterías. Se trata de obtener el mejor rendimiento de sus baterías.
Ahora entendemos qué es la densidad de energía y el papel que desempeña en el rendimiento de la batería. Entonces, ¿cuáles son los factores que la afectan? Comprender estos factores puede ayudarlo a tomar decisiones más informadas y aprovechar al máximo sus baterías. Incluyen lo siguiente:
Materiales del ánodo
Los materiales del electrodo negativo tienen la mayor densidad de energía en una batería de litio. Este es el componente que realiza la mayoría de las tareas cuando la batería se está descargando con una carga, razón por la cual tiene tales necesidades de rendimiento.
Cantar materiales de ánodo de alta densidad de energía puede aumentar la densidad de energía de toda la batería. El cátodo también juega un papel igualmente importante en el rendimiento de estas baterías.
Las baterías de óxido de cobalto tienen la mayor densidad de energía. Utilizan óxido de cobalto como cátodo y grafito de carbono como ánodo. Y debido a esta alta densidad de energía, estas baterías son populares en dispositivos que demandan más energía, incluidos todos los dispositivos electrónicos populares en la actualidad.
Como se indicó anteriormente, el material del cátodo activo está hecho principalmente de óxido de metal. Es crucial encontrar los materiales de ánodo más adecuados para el mismo.
El material del ánodo activo es generalmente materiales a base de carbono. En su mayoría son de grafito, silicio o una combinación de ambos.
El grafito se ha convertido en la opción más popular ya que ofrece más conductividad eléctrica, bajo costo y estructura estable. Los ánodos de silicio, por otro lado, tienen una mayor densidad de energía, pero tienen problemas con la expansión del volumen y una vida corta.
Otra opción popular para el material del ánodo es el grafito con una pequeña cantidad de silicio. Esta combinación crea las mejores características de rendimiento y densidad de energía.
En resumen, el material del ánodo afecta significativamente la densidad de energía de las baterías de litio. Los fabricantes siempre buscan formas de mejorar el rendimiento utilizando los mejores materiales del mercado como materiales únicos. Sin embargo, la combinación de diferentes materiales crea las baterías de mejor rendimiento.
Al comprar baterías, por lo tanto, asegúrese de comprender el material del ánodo. Esto puede ayudarlo a obtener el máximo rendimiento de sus baterías.
Plataforma de voltaje
Las baterías de iones de litio continúan dominando el mundo con un rendimiento increíble y una larga vida útil. Ofrecen la mayor densidad de energía con generalmente más potencia que otras baterías.
El voltaje no es constante cuando están en proceso de carga y descarga de corriente constante. Cuando está en la descarga de corriente constante, los cambios de voltaje pueden disminuir, mantenerse estables y luego disminuir nuevamente hasta un punto en el que ya no se descarga.
Tal carga y descarga de corriente constante significa que el voltaje tiene un proceso suave. El valor estacionario es, por tanto, la plataforma de carga y descarga.
Baterías con más estabilidad y mayor tiempo en esta plataforma prometen el mejor nivel. La batería debe usar ese período de estabilidad de voltaje.
La elección del voltaje de corte de carga y descarga y el sistema utilizado en la carga también tiene un impacto en la densidad de energía de la batería. Esto se debe a que toca directamente el ciclo de vida de esa batería.
Cuando hay un aumento ciego en la corriente de trabajo de la batería, se aumenta el voltaje de corte de carga, o puede hacer lo contrario y disminuir el voltaje, lo que disminuye la densidad de energía de la batería y su rendimiento general.
Diferentes baterías de litio tienen diferentes sistemas electroquímicos, que afectan la plataforma de voltaje creando variaciones en la densidad de energía. Por lo tanto, elegir la batería correcta en función de su plataforma de voltaje determina cuánto rendimiento obtendrá de ella.
Proceso de producción
El proceso de producción de las baterías de litio afecta en gran medida a su densidad energética. Ha habido varios avances en la fabricación de estas baterías a lo largo de los años, principalmente relacionados con su química.
Los ingenieros experimentan con diferentes materiales de cátodos y ánodos para descubrir las mejores combinaciones electroquímicas y alterar la densidad de energía de estas baterías, entre otros parámetros. Las baterías de óxido de cobalto y litio, por ejemplo, son actualmente las que tienen las densidades de energía más altas. Utilizan óxido de cobalto en el cátodo y grafito de carbono como ánodo.
El uso de electrodos positivos con alto contenido de níquel y negativos de silicio-carbono crea baterías con las densidades de energía más altas. Pero eso no es suficiente. La forma en que se agrupan y utilizan estos materiales también determina cuánto funcionarán.
Agrupar paquetes de baterías organizando baterías y módulos de una sola celda es otra forma de crear más densidad de energía. Y luego, el adelgazamiento se realiza optimizando la estructura del diseño y la topología. Es por eso que las baterías de litio ofrecen el mejor rendimiento con una excelente densidad de energía.
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