Batería de estado sólido versus iones de litio: la guía definitiva
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En el acelerado mundo actual, la fuente de energía que alimenta nuestros dispositivos es tan importante como los propios dispositivos. Si bien las baterías de iones de litio han sido las campeonas reinantes en el almacenamiento de energía durante un tiempo, hay un nuevo jugador en la ciudad: las baterías de estado sólido. Sumérgete en el mundo del almacenamiento de energía mientras exploramos la clásica batería de iones de litio y presentamos su sólido sucesor. ¿Cómo se comparan y qué podría deparar el futuro? ¡Vamos a averiguar!
Comprensión de las baterías de iones de litio
¿Qué es una batería de iones de litio?
Abatería de iones de litioEs una especie de batería recargable. Funciona moviendo iones de litio entre dos extremos llamados polos positivo y negativo. Cuando lo cargas, los iones de litio se mueven desde el polo positivo, pasan por una parte media y van al polo negativo. Cuando usas la batería, los iones retroceden en sentido contrario.
La primera batería de iones de litio exitosa fue fabricada por una empresa japonesa llamada Sony en 1990. En lugar de usar litio puro, colocaron iones de litio en carbono para el polo negativo. El polo positivo suele tener materiales como LixCoO2, LixNiO2 o LixMnO4. La parte central usa algo llamado LiPF6 mezclado con otras cosas.
Baterías de estado sólido: ¿el futuro del almacenamiento de energía?
¿Qué es una batería de estado sólido?
Una batería de estado sólido es un nuevo tipo de batería. No es como las baterías de iones de litio comunes que utilizamos hoy. En lugar de líquidos, utiliza partes sólidas en su interior.
Los científicos creen que las baterías de iones de litio han alcanzado su mejor momento. Por eso ahora ven las baterías de estado sólido como el próximo gran avance. Estas baterías utilizan una mezcla vítrea de litio y sodio. Esto reemplaza el líquido utilizado en las baterías de litio, lo que las hace retener más energía.
En un campo llamado iónico de estado sólido, estas baterías utilizan todas las partes sólidas. Puede que tengan menos potencia, pero pueden almacenar mucha energía. Al ser ligeros y potentes, son perfectos para coches eléctricos.
¿Cómo funciona una batería de estado sólido?
Imagínese una mecedora antigua. Las baterías de litio normales son como esta silla. Los dos extremos de la silla son los dos polos de la batería. La parte media es un líquido. Ahora, imaginemos los iones de litio como corredores. Corren de un lado a otro entre los dos extremos. A medida que se mueven, la batería se carga y descarga.
Las baterías de estado sólido son similares. Pero en lugar de un medio líquido, tienen uno sólido. Esto permite que se acumulen más iones cargados en un extremo, moviendo más electricidad. Por lo tanto, las baterías de estado sólido pueden ser más pequeñas pero tener la misma potencia. Además, al no tener líquido en su interior, son más fáciles de sellar. Esto los hace ideales para los automóviles. No hay necesidad de refrigeración ni controles adicionales, lo que ahorra dinero y reduce el peso.
Las 4 ventajas clave de las baterías de estado sólido sobre las de iones de litio
¿Cuál es la diferencia entre baterías de estado sólido y baterías de iones de litio?
Las baterías de estado sólido y las baterías de iones de litio tienen grandes diferencias. El principal es lo que hay dentro. Las baterías de iones de litio tienen un líquido en su interior, lo que las hace pesadas. Y como no tienen mucho poder, necesitamos usar muchos de ellos juntos, lo que los hace aún más pesados. Esto encarece los coches eléctricos porque la batería supone una gran parte del coste.
Existen otros problemas con el líquido dentro de las baterías de iones de litio. Puede incendiarse si la batería se calienta demasiado. Si hay un accidente automovilístico, la batería podría provocar un gran incendio. El líquido también puede congelarse en climas fríos, lo que hace que la batería no funcione tan bien. Además, este líquido puede desgastar partes de la batería con el tiempo y la batería puede desarrollar estas cosas llamadas dendritas. Estos problemas hacen que la batería no dure tanto ni funcione tan bien.
Ahora, las baterías de estado sólido no tienen este líquido pesado. En cambio, tienen en su interior elementos sólidos como vidrio o cerámica. Funcionan como baterías de iones de litio, pero son más pequeñas y compactas. Si reemplazamos las baterías de los coches eléctricos por baterías de estado sólido del mismo tamaño, podrían contener más del doble de energía.
Las baterías de estado sólido también son más livianas y no necesitan todos los elementos adicionales que necesitan las baterías de iones de litio para mantenerse frías o calientes. Esto significa que podemos colocar más baterías en un coche eléctrico, dándole al coche una mayor autonomía.
Cuatro grandes diferencias entre las baterías de litio y de estado sólido:
- Cuánta energía pueden almacenar:Las baterías de estado sólido pueden almacenar más energía para su tamaño y peso que las baterías de iones de litio. Actualmente, las baterías de iones de litio almacenan entre 250 y 300 unidades de energía (Wh/kg). Las baterías de estado sólido pueden almacenar más de 500 unidades.
- Costo:Las baterías de estado sólido son más caras en la actualidad. Esto se debe a que son nuevos y no es tan fácil prepararlos en grandes cantidades. Las baterías de iones de litio existen desde hace más tiempo y son más baratas de fabricar.
- Hasta dónde puedes llegar con una sola carga:Dado que las baterías de estado sólido pueden almacenar más energía, los automóviles que las utilizan pueden llegar más lejos con una sola carga. Esto es especialmente bueno para viajes largos. Pero tardan más en cargarse, lo que puede no gustar a algunas personas.
- Seguridad:Las baterías de estado sólido son más seguras. El líquido de las baterías de iones de litio puede incendiarse o explotar si se calienta demasiado. Pero las baterías de estado sólido no tienen este riesgo porque no tienen este líquido.
| Criterios | Batería de iones de litio | Batería de estado sólido |
|---|---|---|
| ventajas: | ||
| Densidad de energia | Moderado (250-300 Wh/kg) | Alto (>500 Wh/kg) |
| Costo de producción | Menor (Debido a escala y experiencia) | Superior (tecnología más nueva) |
| Madurez | Bien establecido y ampliamente utilizado. | Tecnología emergente |
| Tiempo de carga | Generalmente más rápido | puede ser mas lento |
| Peso | Más pesado debido al electrolito líquido. | Encendedor |
| Seguridad | Puede sobrecalentarse o incendiarse bajo ciertas condiciones. | Más seguro gracias al electrolito sólido (sin fugas ni incendio) |
| Ciclo vital | Puede degradarse más rápido debido al electrolito líquido. | Vida útil potencialmente más larga debido a la estructura sólida |
| Rendimiento en climas fríos | El rendimiento cae significativamente en condiciones de frío | Generalmente mejor rendimiento en condiciones más frías |
| Desventajas: | ||
| Densidad de energia | Más bajo en comparación con el estado sólido | N / A |
| Costo de producción | N / A | Alto debido a la nueva tecnología |
| Madurez | N / A | Aún en desarrollo para el mercado masivo. |
| Tiempo de carga | N / A | Puede ser más lento en comparación con Li-ion |
| Peso | mas pesado | N / A |
| Seguridad | Riesgo de incendio o explosión (Batería varonilPosee tecnología de protección de batería para evitar que las baterías de litio exploten o se incendien durante impactos severos.） | N / A |
En conclusión, si bien las baterías de iones de litio nos han funcionado bien durante años, las baterías de estado sólido ofrecen una promesa interesante. Son más livianos, pueden contener más potencia y presentan menos riesgos. Ambos tienen pros y contras.
