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Tabla de contenido
- Descifrando los secretos de las baterías ternarias de litio
- 1. Entendiendo el poder de las baterías ternarias de litio
- 2. ¿Qué es la batería de litio ternaria?
- 3. Comprensión de las ventajas de las baterías ternarias de litio
- 4. Baterías ternarias de litio: limitaciones que debes conocer
- 5. Explicación del ciclo de vida de la batería ternaria de litio
- 6. China lidera la tecnología de baterías: CATL y BYD avanzan
- 7. El desafío de la batería: el mayor obstáculo de los coches eléctricos
- 8. Protección del medio ambiente: Cómo manipular las baterías
En el cambiante panorama del almacenamiento de energía y los vehículos eléctricos, la batería ternaria de litio destaca como una innovación clave. Como un tipo único de batería de iones de litio, aprovecha la combinación de tres metales (níquel, cobalto y manganeso) en su electrodo positivo. Esta combinación no solo mejora el rendimiento de la batería, sino que también equilibra seguridad, capacidad y asequibilidad. En un mundo cada vez más centrado en soluciones energéticas sostenibles y eficientes, comprender las complejidades y el potencial de las baterías ternarias de litio es más importante que nunca.
Gracias a las políticas ecológicas, las normas chinas y los límites para vehículos urbanos, los vehículos de nueva energía están reemplazando a los antiguos de gasolina. Cada vez más vehículos eléctricos forman parte de nuestra vida. En junio de 2019, había alrededor de 3,44 millones de vehículos de nueva energía en China. Esto significa que el crecimiento de los vehículos eléctricos es rápido. Las grandes marcas están fabricando muchos modelos nuevos de vehículos eléctricos. Fabrican más para ganar terreno en el mercado. La batería es un componente clave de los vehículos eléctricos. La gente piensa en ella primero porque resuelve el mayor problema del vehículo: su autonomía.
1. Entendiendo el poder de las baterías ternarias de litio
Hablemos de las baterías de coche, empezando por los coches de gasolina. Los coches de gasolina y los coches eléctricos nuevos usan baterías diferentes. Los coches de gasolina tienen baterías de plomo-ácido o baterías sin mantenimiento. Se llaman baterías de coche. Se cargan rápido y arrancan los motores. Sin embargo, duran poco, unos 2-3 años, y son grandes. No son aptas para coches eléctricos de larga autonomía. La mayoría de los coches eléctricos ahora usan un tipo de batería llamada litio ternario.
Baterías ternarias de litio Se utilizan níquel, cobalto, manganeso o níquel-cobalto-aluminio. Se puede variar la mezcla de estos metales. Estas baterías tienen más energía, más de 200 Wh/kg. También tienen un voltaje más alto. Por lo tanto, los coches pueden recorrer mayores distancias y a mayor velocidad. Dado que los coches tienen espacio limitado, este tipo de batería es recomendable.
Tomemos como ejemplo a Tesla. Utilizan la batería ternaria de litio 18650 de Panasonic. Tras fabricar el Model 3, utilizan una nueva batería, la 21700. El nombre 18650 significa que mide 18 mm de ancho y 65 mm de largo. La batería 21700 tiene una energía de aproximadamente 300 Wh/kg, 201 TP3T más que la antigua batería 18650.
2. ¿Qué es la batería de litio ternaria?
Una batería ternaria de litio es un tipo de batería de iones de litio. Es única porque utiliza una mezcla de tres metales: níquel, cobalto y manganeso, en su electrodo positivo. Esta mezcla especial aúna las mejores cualidades de estos metales. Ofrece el rendimiento de ciclo confiable del cobaltato de litio y la impresionante capacidad del niquelato de litio, combinándolos con la seguridad y asequibilidad del manganato de litio.
3. Comprensión de las ventajas de las baterías ternarias de litio
Alta densidad energética
Las baterías ternarias de litio se distinguen por tener la mayor densidad energética entre las baterías. Esto significa que pueden almacenar más energía en un espacio más reducido. Por ejemplo, el Tesla Model Y utiliza una batería ternaria y puede recorrer hasta 440 kilómetros con una sola carga.
Alto voltaje de descarga
El voltaje de descarga de una sola batería ternaria de litio es de aproximadamente 3,7 V, superior a los 3,2 V de las baterías LiFePO4 y los 2,3 V de las baterías de titanato de litio. Un mayor voltaje de descarga significa que estas baterías pueden almacenar más energía, lo que resulta en una mayor vida útil para el mismo tamaño y peso.
Ciclo de vida más largo
Generalmente, el ciclo de vida de una batería ternaria de litio varía entre 800 y 1.000 usos.
Ecológico y reciclable
Las baterías ternarias de litio son más ecológicas que las de plomo-ácido. Su eficiencia de reciclaje es superior a 95%, lo que las convierte en una opción más ecológica con menor impacto ambiental.
4. Baterías ternarias de litio: limitaciones que debes conocer
Preocupaciones de seguridad
Una de las principales desventajas de las baterías ternarias de litio es su seguridad. Su estructura es menos estable en comparación con otros tipos, lo que puede generar problemas de seguridad. Existe riesgo de incendio, especialmente si la batería se golpea o se expone a altas temperaturas de forma continua.
Desafíos de la resistencia al calor
Las baterías ternarias de litio también presentan dificultades con la resistencia al calor. Son más susceptibles a daños y posibles riesgos al exponerse a altas temperaturas.
Vida útil más corta
En comparación con las baterías de fosfato de hierro y litio, las baterías ternarias de litio tienen una vida útil más corta. Mientras que una batería de LiFePO4 puede durar entre 2000 y 6000 ciclos, las baterías ternarias de litio suelen alcanzar solo entre 800 y 1000 ciclos.
Limitaciones en la descarga de alta potencia
Otra limitación de las baterías ternarias de litio es su rendimiento en situaciones de descarga de alta potencia. Su capacidad para gestionar demandas de alta potencia es menor.
Toxicidad y riesgos de altas temperaturas
Los elementos utilizados en las baterías ternarias de litio pueden ser tóxicos, y estas baterías son propensas a aumentos bruscos de temperatura durante los ciclos de carga y descarga de alta potencia. La liberación de oxígeno a altas temperaturas puede provocar riesgos de combustión.
5. Explicación del ciclo de vida de la batería ternaria de litio
¿Qué significa el ciclo de vida de las baterías ternarias de litio?
El ciclo de vida de una batería ternaria de litio se refiere a su vida útil antes de que su capacidad disminuya a 70% de su capacidad original. Esto se prueba en condiciones específicas: a temperatura ambiente (25 °C), presión atmosférica estándar y con una tasa de descarga de 0,2 °C. Generalmente, el ciclo de vida de las baterías de litio se mide por el número de ciclos de carga y descarga que pueden soportar.
Comparación del ciclo de vida de diferentes baterías
Una batería ternaria de litio promedio tiene una vida útil de aproximadamente 800 ciclos, una cifra moderada en comparación con otros tipos de baterías de litio. Por ejemplo, las baterías de fosfato de hierro y litio pueden durar entre 2000 y 6000 ciclos, mientras que las baterías de titanato de litio pueden alcanzar entre 10 000 y 25 000 ciclos.
Factores que afectan el ciclo de vida
La vida útil de una batería también depende de varios factores, como el entorno de uso, la tasa de descarga y la consistencia de la batería. La vida útil más larga se alcanza típicamente a una temperatura ambiente de 25 °C. Temperaturas más altas o más bajas pueden reducir la vida útil de la batería. Idealmente, una corriente de descarga de 0,2 °C es la mejor para maximizar la vida útil de una batería de litio. Los niveles altos de corriente pueden dañar la estructura interna de la batería, acortando su vida útil.
6. China lidera la tecnología de baterías: CATL y BYD avanzan
China lidera la tecnología de bateríasEmpresas como CATL y BYD son líderes. Actualmente, fabricantes de automóviles chinos como GAC y Nio, y marcas globales como Mercedes y Volkswagen, utilizan la batería NCM811 de CATL. La NCM811 es un tipo de batería ternaria de litio. Esta batería utiliza níquel, cobalto y manganeso. El "811" indica la combinación: níquel 80%, cobalto 10%, manganeso 10%. "NCM" representa estos metales. Existen otras baterías como la NCM523 y la NCM622. Muchas utilizan la batería NCM532. Pero la nueva CATL NCM811 tiene una energía de 304 Wh/kg. Esto significa que los coches que la utilizan pueden recorrer mayores distancias.
7. El desafío de la batería: el mayor obstáculo de los coches eléctricos
El mayor problema de los coches eléctricos es la duración de la batería. En resumen, la tecnología de las baterías necesita mejoras. Las baterías ternarias de litio actuales son estables y resistentes. Sin embargo, pueden cargarse y descargarse unas 2000 veces. Si se usan mucho o no se cargan completamente, se desgastan más rápido. Cuando la vida útil de una batería es inferior a 70%, está acabada. La única solución es una batería nueva.
China tiene normas al respecto. Los fabricantes de automóviles deben ofrecer una garantía de 8 años o 120.000 kilómetros para componentes esenciales como las baterías. ¿Qué ocurre después? Si hay daños o desgaste, los propietarios pagan el reemplazo. Pero, ¿merece la pena? Una batería nueva podría costar más que el valor del coche. Las baterías son el componente más caro de los coches eléctricos.
Los autos eléctricos nuevos son más baratos gracias a los subsidios de China. Sin embargo, no hay subsidio solo para una batería nueva. Y las baterías son caras. Por ejemplo, la batería de 60 kWh de BYD cuesta alrededor de $14,000. La batería de 70 kWh de Nio cuesta lo mismo. El costo de Tesla se estima en $141 por kWh. Por lo tanto, su batería de 60 kWh para el Model 3 podría rondar los $11,000. Con una vida útil de 5 a 10 años, ¿merece la pena reemplazar la batería después de 5 años? Es una pregunta importante.
8. Protección del medio ambiente: Cómo manipular las baterías
¿Por qué impulsar los coches de nueva energía? Por el medio ambiente. Pero las baterías también pueden contaminar. ¿Y qué pasa con las baterías de coches viejas? Hay muchísimas ahora. En China, hay una forma de gestionarlas. En agosto de 2018, China inició un programa para reciclar baterías de coches. Buscan la colaboración entre empresas. La empresa líder es Tower. Es líder en China. Tower Energy colabora con muchas empresas automotrices. Cuenta con 2075 puntos de reciclaje en 31 localidades. Se centra en la reutilización de baterías.
¿Cómo gestionan las baterías viejas? Primero, las recogen y revisan. Luego, las clasifican. Algunas baterías no se pueden volver a utilizar. Las descomponen y extraen metales de ellas. Estas baterías contienen componentes nocivos, como mercurio, plomo, cobre y otros. Desecharlas es perjudicial para la naturaleza. Por lo tanto, deben tener cuidado. Si una batería aún funciona, se reutiliza. Las baterías viejas pero que funcionan se venden a diferentes empresas. Se pueden usar en grandes camiones eléctricos o almacenar para generar energía. Se utilizan en lugares como las redes eléctricas. También lo hacen las presas y las farolas solares.
