¿Cómo Funcionan las Baterías de Litio? | ES
El trabajo pionero en la batería de litio comenzó en 1912 bajo G.N. Lewis, pero no fue hasta principios de la década de 1970 que las primeras baterías de litio no recargables estuvieron comercialmente disponibles. Los intentos de desarrollar baterías de litio recargables siguieron en la década de 1980, pero fracasaron debido a las inestabilidades en el litio metálico utilizado como material de ánodo. (La batería de litio metálico utiliza litio como ánodo; Li-ion utiliza grafito como ánodo y materiales activos en el cátodo).
El litio es el metal más ligero, tiene el mayor potencial electroquímico y proporciona la mayor energía específica por peso. Las baterías recargables con litio metálico en el ánodo podrían proporcionar densidades de energía extraordinariamente altas; sin embargo, se descubrió a mediados de la década de 1980 que el ciclismo producía dendritas no deseadas en el ánodo. Estas partículas de crecimiento penetran en el separador y causan un cortocircuito eléctrico. La temperatura de la celda aumentaría rápidamente y se acercaría al punto de fusión del litio, causando una reacción en cadena térmica, también conocida como "desgasificación con llama". Un gran número de baterías de litio metálico recargables enviadas a Japón fueron retiradas del mercado en 1991 después de que una batería en un teléfono móvil liberara gases inflamables e infligiera quemaduras en la cara de un hombre.
La inestabilidad inherente del litio metálico, especialmente durante la carga, desvió la investigación hacia una solución no metálica utilizando iones de litio. En 1991, Sony comercializó el primer Li-ion, y hoy esta química se ha convertido en la batería más prometedora y de más rápido crecimiento en el mercado. Aunque inferior en energía específica que el litio-metal, el Li-ion es seguro, siempre que se respeten los límites de voltaje y corriente.
El crédito por inventar la batería de óxido de litio-cobalto debería ir para John B. Goodenough (1922).
La clave de la energía específica superior es el alto voltaje de celda de 3.60V. Las mejoras en los materiales activos y los electrolitos tienen el potencial de aumentar aún más la densidad de energía. Las características de carga son buenas y la curva de descarga plana ofrece una utilización efectiva de la energía almacenada en un espectro de voltaje deseable y plano de 3.70–2.80V/celda.
En 1994, el costo de fabricación de Li-ion en la celda cilíndrica 18650 era de más de US$10 y la capacidad era de 1.100mAh. En 2001, el precio cayó por debajo de los $3 mientras que la capacidad aumentó a 1.900mAh. Hoy en día, las celdas 18650 de alta densidad energética entregan más de 3.000mAh y los costos están bajando. La reducción de costos, el aumento de la energía específica y la ausencia de material tóxico allanaron el camino para hacer que el Li-ion sea la batería universalmente aceptada para aplicaciones portátiles, industrias pesadas, trenes de potencia eléctrica y satélites. El 18650 mide 18mm de diámetro y 65mm de longitud.
Li-ion es una batería de bajo mantenimiento, una ventaja que la mayoría de las otras químicas no pueden reclamar. La batería no tiene memoria y no necesita ejercicio (descarga completa deliberada) para mantenerla en buena forma. La autodescarga es menos de la mitad que la de los sistemas basados en níquel, lo que ayuda a las aplicaciones de medidores de combustible. El voltaje de celda nominal de 3.60V puede alimentar directamente teléfonos móviles, tabletas y cámaras digitales, ofreciendo simplificaciones y reducciones de costos sobre diseños multicelda. Las desventajas son la necesidad de circuitos de protección para evitar abusos, así como el alto precio.
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