Bateria de ions Li
Contingut
La bateria d'ions de liti o bateria d'ions de liti és un tipus de bateria de liti
Tecnologies emergents per a la mobilitat elèctrica
Telèfons intel·ligents, càmeres a bord, drons, eines elèctriques, motos elèctriques, patinets... les bateries de liti són omnipresents a la nostra vida quotidiana i han revolucionat molts usos. Però què aporten realment i encara poden evolucionar?
Història
Va ser a la dècada de 1970 quan Stanley Whittingham va introduir la bateria d'ions de liti. El treball d'aquest últim serà continuat per John B. Goodenough i Akiro Yoshino el 1986. No va ser fins al 1991 que Sony va llançar la primera bateria d'aquest tipus al mercat i va començar una revolució tecnològica. El 2019, tres coinventors van rebre el Premi Nobel de Química.
Com funciona?
Una bateria d'ions de liti és en realitat un paquet de diverses cèl·lules d'ions de liti que emmagatzemen i retornen energia elèctrica. Una bateria es basa en tres components principals: un elèctrode positiu, anomenat càtode, un elèctrode negatiu, anomenat ànode, i un electròlit, una solució conductora.
Quan la bateria es descarrega, l'ànode emet electrons a través de l'electròlit al càtode, que al seu torn intercanvia ions positius. El moviment canvia durant la càrrega.
Per tant, el principi de funcionament segueix sent el mateix que per a la bateria "de plom", excepte que aquí el plom i l'òxid de plom dels elèctrodes es substitueixen per un càtode d'òxid de cobalt, que inclou una mica de lliri i un ànode de grafit. Així mateix, l'àcid sulfúric o el bany maria dóna pas a un electròlit de sals de liti.
L'electròlit que s'utilitza avui dia està en forma líquida, però la investigació s'està avançant cap a un electròlit sòlid, més segur i més durador.
Avantatges
Per què la bateria d'ions de liti ha substituït a tothom en els últims 20 anys?
La resposta és senzilla. Aquesta bateria proporciona una excel·lent densitat d'energia i, per tant, proporciona el mateix rendiment per estalviar pes en comparació amb plom, níquel...
Aquestes bateries també tenen una autodescàrrega relativament baixa (màxim 10% al mes), sense manteniment i sense efecte memòria.
Finalment, si són més cares que les tecnologies de bateries més antigues, són més barates que el polímer de liti (Li-Po) i segueixen sent més eficients que el fosfat de liti (LiFePO4).
Limitacions
Tanmateix, les bateries d'ions de liti no són ideals i, en particular, tenen més danys a les cèl·lules si es descarreguen completament. Per tant, perquè no perdin les seves propietats massa ràpidament, és millor carregar-los sense esperar que quedin planes.
En primer lloc, la bateria pot suposar greus riscos de seguretat. Quan la bateria està sobrecarregada o baixa per sota dels -5 ° C, el liti es solidifica a través de les dendrites de cada elèctrode. Quan l'ànode i el càtode estan connectats per les seves dendrites, la bateria pot incendiar-se i explotar. Es van informar molts casos amb Nokia, Fujitsu-Siemens o Samsung, també es van produir explosions en avions, per la qual cosa avui està prohibit portar una bateria d'ions de liti a la bodega, i l'embarcament a la cabina sovint està limitat en termes de potència (prohibit anteriorment). 160 Wh i subjecte a permís de 100 a 160 Wh).
Així, per combatre aquest fenomen, els fabricants han implantat sistemes de control electrònic (BMS) capaços de mesurar la temperatura de la bateria, regular la tensió i actuar com a interruptors en cas d'anomalia. L'electròlit sòlid o el gel de polímer també són perspectives explorades per evitar el problema.
A més, per evitar el sobreescalfament, la càrrega de la bateria es ralenteix durant l'últim 20%, de manera que els temps de càrrega sovint només s'anuncien al 80%...
Tanmateix, una bateria d'ions de liti molt pràctica per a l'ús del dia a dia té un profund impacte en el medi ambient, primer en extreure liti, que requereix una quantitat astronòmica d'aigua dolça, i després reciclar-lo al final de la seva vida útil. Tanmateix, el reciclatge o la reutilització augmenta d'any en any.
Quin és el futur dels ions de liti?
A mesura que la investigació avança cada vegada més cap a tecnologies alternatives que són menys contaminants, més duradores, més barates de fabricar o més segures, la bateria d'ions de liti ha assolit el seu potencial?
La bateria d'ions de liti, que funciona comercialment durant tres dècades, no ha tingut la seva última paraula, i els desenvolupaments continuen millorant la densitat d'energia, la velocitat de càrrega o la seguretat. Així ho hem vist al llarg dels anys, sobretot en l'àmbit dels vehicles motoritzats de dues rodes, on el patinet només existia uns cinquanta quilòmetres fa 5 anys, algunes motocicletes ja superen els 200 terminals d'autonomia.
Les promeses d'una revolució també són legions com l'elèctrode de carboni Nawa, la bateria plegable Jenax, la temperatura de funcionament de 105 ° C a NGK...
Malauradament, la recerca sovint s'enfronta a la dura realitat de la rendibilitat i els imperatius industrials. A l'espera del desenvolupament d'una tecnologia alternativa, especialment l'anticipada liti-aire, el liti-ió encara té un futur brillant per davant, especialment en el món de les dues rodes elèctriques, on la reducció de pes i petjada són criteris importants.
