El desarrollo de las baterías de litio

Jul 1, 2020 | Componentes

Por Mario Nureña | 7 minutos de lectura

Batería de iones de litio
Imagen de Pixabay
Mario Nureña

Mario Nureña

Mario es Ingeniero Industrial especializado en Marketing. Escribe contenido estratégico que ayuda a las empresas a conectar con su público. Posee amplia experiencia en temas de iluminación profesional.

Las baterías de litio ofrecen tres veces más energía y pueden ser recargadas muchas más veces que sus antecesoras a base de plomo.

El 9 de Octubre del 2019 los padres de la batería de ión de litio se llevaron el premio nobel de Química por su aporte al desarrollo tecnológico.  Los nombres de John B. Goodenough, Stanley Whittingham y Akira Yoshino, sonaron con mayor fuerza que nunca ese día.

La crisis petrolera de la década de los 70s, provocó el desarrollo de investigaciones científicas de tecnologías que no necesitaban del uso del petróleo

Desde entonces, se trabajó con las baterías de litio y se introdujo el uso de un cátodo de disulfuro de titanio, muy rico en energía, que mejoró notablemente la performance de las baterías.

El resultado de estas investigaciones fue el desarrollo de una batería más resistente que podía ser recargada mucho más veces que sus antecesoras, que tiene una densidad de potencia más alta y que también son más delgadas y pequeñas.

De esta manera, comenzaron a utilizarse en dispositivos electrónicos de marcas tan reconocidas como SONY.

Aplicaciones más importantes de las baterías de litio

Las baterías de ion litio ofrecen una densidad de energía tres veces mayor a la de una batería a base de plomo.

Sus aplicaciones más importantes son:

  • Agendas electrónicas
  • Teléfonos móviles
  • Ordenadores portátiles
  • Lectores de música
  • Tracción eléctrica (montacargas)
  • Automóviles eléctricos

Los grandes fabricantes de teléfonos móviles y autos eléctricos están invirtiendo ingentes sumas de dinero en investigación y desarrollo para obtener una batería que pueda dar muchas más prestaciones, tanto en duración como a menor costo.

Partes de la batería de ion de litio

En general, toda batería de litio consta de las siguientes partes:

Ánodo: también llamado electrodo negativo.  Es donde se produce la oxidación que es la perdida de electrones.  Siempre se representa en la parte izquierda de la batería con un signo negativo. En el caso de las baterías de litio, está hecho de óxido de cobalto.

Cátodo: también llamado electrodo positivo. Es donde se producen las reacciones de reducción, es decir, se producen la captura de electrones. Siempre se representa en la parte derecha de la batería con un signo positivo. En el caso de las baterías de iones de litio, está hecho de una especie de grafito llamado coque.

Electrolito: actúa como separador entre el cátodo y el ánodo. Es un conductor por el que pasan los cationes y aniones. Este electrólito, en el caso de las baterías de litio, está compuesto por sales de litio, que consigue los iones necesarios para producir la reacción química reversible.

Separador: es una membrana permeable colocada entre ánodo y cátodo y su función es evitar los cortocircuitos.

Funcionamiento de las baterías de litio

En las baterías recargables las reacciones de oxidación (ceder electrones) y reducción (captar electrones) son reversibles, pueden fluir en ambas direcciones.

Como en las baterías convencionales, las baterías recargables tienen una carcasa metálica que encierra y protege a sus elementos constitutivos.

En consecuencia, tal recubrimiento contiene en su interior una espiral muy larga que está integrada por hojas delgadas muy próximas entre sí.

La razón de usar litio, es que este es un metal que tiene tendencia a desprenderse de su electrón más externo y como la electricidad es el tránsito de electrones, necesitamos sustancias que tiendan a desprenderse de ellos.

La batería de iones de litio ofrece una densidad de energía 3 veces superior a la de una batería plomo-ácido.

Esta gran mejora viene dada por su bajo peso atómico 6,9 vs 209 para la de plomo.

Cuando la batería está cargada, todo el litio está en el ánodo de coque.

Durante la descarga, los iones fluyen a través del electrolito desde el ánodo de coque hacia al cátodo de óxido de cobalto-litio.

También, los electrones también fluyen desde el ánodo al cátodo, y lo hacen a través del circuito exterior, alimentando el móvil, el ordenador o un automóvil.

Consideraciones de fabricantes de baterías de litio

Según Apple, la forma en que se cargan las baterías influye en el tiempo de vida y su performance.

“La batería se carga rápidamente hasta llegar al 80% de su capacidad, y luego cambia a una carga más lenta. El tiempo que tarda en alcanzar el 80% depende de la configuración y del dispositivo que estés cargando”

“El software puede limitar la carga por encima del 80% cuando se excedan las temperaturas recomendadas de la batería”.

“Este proceso de carga combinado no sólo te permite cargar el dispositivo más rápido, sino también extender la vida útil de la batería”.

En el caso de Tesla, esta empresa está desarrollando la batería del millón de millas de recorrido siendo eso más del doble de lo que un dueño puede esperar de su batería actual.

Tal proyecto está dirigido por el físico Jeff Dahn, uno de los investigadores en el campo de las baterías de iones de litio más importantes del mundo.

Además, el grupo de investigación de Dalhousie demostró que su batería supera significativamente cualquier batería de iones de litio similar.

Conclusiones

Detallamos algunas importantes deducciones obre las baterías ión litio:

  • Bajo costo de manufactura. La batería de ión-litio cuenta con el más alto voltaje por celda 3.5 [V], lo cual reduce el número de celdas en serie para alcanzar cierto voltaje.
  • Tiene una muy baja tasa de auto-descarga.
  • Su uso se ha popularizado en aparatos como teléfonos móviles, agendas electrónicas, ordenadores portátiles y lectores de música.
  • Es la base del desarrollo de los autos eléctricos.
  • En 2019 el desarrollo de las baterías de ion litio logró el Premio Nobel de Química.
  • La miniaturización de las baterías hace que puedan ser usados en pequeños aparatos electrónicos.
  • Son la base para la independencia energética.
  • Su uso está logrando masificar las instalaciones de energía solar en los hogares.

En el futuro, se seguirá innovando con los materiales para la elaboración de baterías.

Sin embargo y por el momento, las baterías de litio son las que cumplen con los requisitos que necesita el desarrollo de un mundo con independencia energética y que use masivamente energías renovables como la energía solar.

Comparte esta publicación

Mario Nureña

Mario Nureña

Mario es Ingeniero Industrial especializado en Marketing. Escribe contenido estratégico que ayuda a las empresas a conectar con su público. Posee amplia experiencia en temas de iluminación profesional.

Share This