¿Litio qué? Conozca sus tecnologías de baterías de iones de litio

El mundo solar está lleno de beneficios que los sistemas de almacenamiento de energía pueden ofrecer a los propietarios de energía solar.

Sólo en Alemania se han instalado en lo que va de año más de 4.000 sistemas gracias a las subvenciones para sistemas de almacenamiento solar. En Australia no tenemos mecanismos para respaldar los sistemas de almacenamiento solar (todavía), pero las ventas están aumentando lentamente, los precios están cayendo y la gama de productos se está ampliando.

El noventa y nueve por ciento de las ofertas de almacenamiento solar en todo el mundo utilizan baterías de iones de litio, la mejor y más avanzada batería de almacenamiento. Se trata de una nueva aplicación de la tecnología, pero se comprende bien ya que se ha utilizado en teléfonos móviles y portátiles durante casi una década. Los coches y motocicletas eléctricos también están haciendo un uso extensivo de baterías de iones de litio, lo que impulsa un aumento masivo de la capacidad de producción y de la investigación y el desarrollo.

Sin embargo, los avances también traen lecciones y nuevas combinaciones de química, por lo que pensamos en intentar desmitificar y desentrañar un poco la historia del litio.

Las baterías de iones de litio pertenecen a una familia de productos de almacenamiento con diferentes propiedades químicas. Cuando lo investigamos, encontramos una lista de casi treinta combinaciones diferentes, cada una con diferentes fortalezas y debilidades.

Están construidas de manera similar a las baterías tradicionales de plomo-ácido con electrodos (placas) positivos y negativos rodeados por un electrolito. En una batería de plomo-ácido, los electrodos están hechos de plomo (con una mezcla de otros metales y elementos) y el electrolito es ácido sulfúrico. En las baterías de iones de litio, los electrodos están hechos principalmente de carbono o grafito con una mezcla de diferentes elementos. El electrolito es una sal de litio en un disolvente orgánico.

Todas las baterías varían en química para adaptarse a diferentes necesidades o aplicaciones, y las baterías de iones de litio no. Para arrancar un motor grande se necesita una batería que pueda entregar mucha energía muy rápidamente para hacer funcionar un motor de arranque bajo carga pesada. Para una casa se necesita una menor cantidad de energía durante un período de tiempo más largo. Para los vehículos eléctricos se necesita un poco de ambos.

La conclusión es que las baterías de iones de litio son más pequeñas, más livianas y almacenan más energía que las baterías de plomo-ácido, razón por la cual se están volviendo cada vez más populares. Su promesa es enorme, aunque todavía hay un sobreprecio.

Las baterías de plomo-ácido contienen plomo y ácido y son pesadas; pero son baratos y fáciles de entender. Pueden ser extremadamente peligrosos debido a la toxicidad de los materiales y los gases explosivos que desprenden. Las baterías de iones de litio generalmente no son tan tóxicas, pero algunas sustancias químicas pueden incendiarse, lo que plantea diferentes riesgos.

También existen diferentes formas de empaquetar y fabricar baterías de iones de litio. Sin embargo, una de las principales diferencias con las baterías de plomo-ácido es que están selladas y no contienen electrolito líquido. Generalmente se empaquetan en forma de cilindro (como una batería de celda D), pero cada vez más en una bolsa (que parece una bolsa para sándwiches de alta tecnología).

Sin entrar en un análisis extenso de los pros y los contras de las diferentes químicas y construcciones, una manera buena y fácil de compararlas es mirar los cuadros a continuación, que comparan los cinco tipos de baterías de iones de litio más comunes que se utilizan en la actualidad.

Estos gráficos comparan los siguientes atributos:

• Energía específica: la energía por unidad de masa.
• Potencia específica: la potencia por unidad de masa.
• Seguridad; El peligro relativo de una química.
• Costo el costo relativo de una química.
• Esperanza de vida; la esperanza de vida relativa en condiciones controladas
• Rendimiento: la capacidad de la química para funcionar en diferentes condiciones.

Eche un vistazo y verá que diferentes productos químicos ofrecen diferentes ventajas y desventajas para diferentes usos. Uno de los mayores usuarios de baterías de iones de litio en todo el mundo es el fabricante estadounidense de automóviles eléctricos Tesla. Su director de tecnología fue entrevistado recientemente sobre una nueva fábrica que están construyendo. Se espera que duplique la capacidad de producción global y reduzca los costos tanto para la industria automotriz como para otras aplicaciones como la de respaldo solar. En cuanto a la tecnología del litio, dijo que “la tecnología de baterías de iones de litio dominará durante cinco, tal vez diez años”; un fuerte indicio de que efectivamente se trata de la tecnología líder.

Entonces, cuando observe las baterías de iones de litio, recuerde que hay muchos tipos y que su vida útil y rendimiento dependen de la química. Es importante asegurarse de tener el tipo correcto para la aplicación adecuada para aprovechar al máximo este nuevo e increíble producto de almacenamiento.