{"id":15607,"date":"2022-12-28T14:54:40","date_gmt":"2022-12-28T06:54:40","guid":{"rendered":"https:\/\/manlybattery.com\/?p=15607"},"modified":"2023-12-28T14:57:19","modified_gmt":"2023-12-28T06:57:19","slug":"los-tres-principales-avances-en-baterias-de-litio-de-baja-temperatura","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/manlybattery.com\/es\/3-top-low-temperature-lithium-battery-breakthroughs\/","title":{"rendered":"Los 3 principales avances en bater\u00edas de litio de baja temperatura"},"content":{"rendered":"

Los 3 principales avances en bater\u00edas de litio de baja temperatura<\/h1>\n

Introducci\u00f3n a las necesidades de las bater\u00edas de litio de baja temperatura<\/strong><\/h2>\n

A medida que la tecnolog\u00eda avanza r\u00e1pidamente, la demanda de bater\u00edas de litio de baja y ultrabaja temperatura se vuelve cada vez m\u00e1s cr\u00edtica en entornos hostiles como mesetas de gran altitud, oc\u00e9anos profundos, regiones polares y zonas de fr\u00edo extremo como el espacio exterior. Las bater\u00edas de litio tradicionales son inadecuadas para el almacenamiento y la liberaci\u00f3n de energ\u00eda en estas condiciones de temperatura extremas.<\/p>\n

La eliminaci\u00f3n gradual de los subsidios para veh\u00edculos de nueva energ\u00eda y la construcci\u00f3n acelerada de estaciones base de almacenamiento 5G por parte de los principales operadores de telecomunicaciones han impulsado significativamente la demanda de bater\u00edas de iones de litio de baja temperatura y rentables. En 2021, las instalaciones de bater\u00edas de energ\u00eda dom\u00e9stica alcanzaron los 159,6 GWh. Sin embargo, en las regiones del norte con condiciones invernales extremas, la autonom\u00eda de los veh\u00edculos de nueva energ\u00eda se ve gravemente afectada. Por lo tanto, los pa\u00edses en desarrollo... bater\u00edas de litio de baja temperatura<\/a><\/strong> La idoneidad para entornos fr\u00edos es crucial. Para las estaciones base 5G, las bater\u00edas de fosfato de hierro y litio de baja temperatura han ganado reconocimiento en la industria por su decisiva ventaja competitiva, ya que la industria est\u00e1 inevitablemente en transici\u00f3n de las bater\u00edas de plomo-\u00e1cido a las bater\u00edas de fosfato de hierro y litio para la energ\u00eda de respaldo de las torres de se\u00f1ales de comunicaci\u00f3n.<\/p>\n

La temperatura afecta los procesos de transferencia de masa y carga en las bater\u00edas de iones de litio durante la carga y la descarga. A bajas temperaturas, la cin\u00e9tica reducida de los iones de litio es el factor m\u00e1s cr\u00edtico que afecta su rendimiento electroqu\u00edmico. La conductividad i\u00f3nica del electrolito disminuye, lo que dificulta la solvataci\u00f3n\/desolvataci\u00f3n de los iones de litio, reduciendo significativamente su velocidad de migraci\u00f3n dentro del material activo del electrodo y en la interfaz s\u00f3lido-l\u00edquido. Estos factores provocan una grave degradaci\u00f3n del rendimiento de la bater\u00eda. Adem\u00e1s, la superficie del \u00e1nodo es propensa al recubrimiento de litio y al crecimiento de dendritas, lo que provoca fallos en la bater\u00eda y riesgos de seguridad. Para abordar estos problemas, los investigadores han mejorado el rendimiento de las bater\u00edas de litio a baja temperatura modificando los materiales del c\u00e1todo y el \u00e1nodo, ajustando los componentes del electrolito y las estructuras de los disolventes, y dise\u00f1ando sistemas de gesti\u00f3n t\u00e9rmica de bater\u00edas (BTMS) eficaces, lo que las hace adecuadas para entornos hostiles de baja temperatura.<\/p>\n

\"bater\u00eda<\/p>\n

Estado actual de la investigaci\u00f3n sobre bater\u00edas de litio de baja temperatura<\/strong><\/h2>\n

1.1 Modificaci\u00f3n de los materiales del c\u00e1todo<\/strong><\/h3>\n

A bajas temperaturas, las principales razones de la disminuci\u00f3n de la capacidad de los materiales del c\u00e1todo incluyen una menor conductividad electr\u00f3nica, tasas de migraci\u00f3n de iones de litio m\u00e1s bajas y una cin\u00e9tica de intercalaci\u00f3n\/desintercalaci\u00f3n m\u00e1s lenta en comparaci\u00f3n con la temperatura ambiente. Es posible mejorar significativamente el rendimiento de los iones de litio a bajas temperaturas modificando los materiales del c\u00e1todo mediante estrategias como el dopaje i\u00f3nico en masa o en superficie para mejorar la tasa de migraci\u00f3n o la conductividad electr\u00f3nica; el uso de nanomateriales de carbono para formar estructuras conductoras multidimensionales; la modificaci\u00f3n con conductores i\u00f3nicos para aumentar la conductividad electr\u00f3nica e i\u00f3nica; y la optimizaci\u00f3n de la estructura cristalina para acortar la distancia de difusi\u00f3n interna de los iones de litio y, por lo tanto, mejorar la cin\u00e9tica de intercalaci\u00f3n y desintercalaci\u00f3n.<\/p>\n

1.2 Modificaci\u00f3n de los materiales del \u00e1nodo<\/strong><\/h3>\n

A bajas temperaturas, los materiales an\u00f3dicos experimentan una menor tasa de migraci\u00f3n de iones de litio, lo que dificulta su desolvataci\u00f3n, aumenta la impedancia de transferencia electroqu\u00edmica y disminuye su capacidad de intercalaci\u00f3n, lo que provoca la polarizaci\u00f3n de los electrodos. El litio no intercalado tiende a depositarse en el \u00e1nodo, lo que agrava a\u00fan m\u00e1s el crecimiento de dendritas de litio, el engrosamiento de la pel\u00edcula SEI y la desecaci\u00f3n del electrolito, lo que en \u00faltima instancia reduce la capacidad y el rendimiento c\u00edclico de la bater\u00eda de iones de litio. El grafito se utiliza principalmente como material an\u00f3dico, pero tambi\u00e9n se emplean materiales con alta meseta de carga y voltaje de corte, como el Li\u2084Ti\u2083O\u2084 y el carbono duro, para evitar la depositaci\u00f3n de litio a bajas temperaturas. Los investigadores mejoran el rendimiento de las bater\u00edas de iones de litio a baja temperatura principalmente mediante el dopaje, la preparaci\u00f3n de electrodos nanocompuestos (incluyendo la adici\u00f3n de materiales de nanocarbono, nanomateriales con recubrimiento de carbono y otros electrodos nanocompuestos), la modificaci\u00f3n de electrodos de grafito y el desarrollo de nuevos materiales an\u00f3dicos.<\/p>\n

1.3 Composici\u00f3n del electrolito y ajuste de la estructura del disolvente<\/strong><\/h3>\n

El electrolito influye en la movilidad de los iones de litio y participa en la formaci\u00f3n de la capa de interfaz electrol\u00edtica s\u00f3lida (IES), crucial para el rendimiento electroqu\u00edmico de una bater\u00eda a bajas temperaturas. La viscosidad y el grado de solvataci\u00f3n influyen significativamente en la movilidad de los iones de litio. Los electrolitos en bater\u00edas de litio de baja temperatura deben poseer alta conductividad i\u00f3nica y baja viscosidad, manteniendo al mismo tiempo la estabilidad necesaria a baja temperatura. Los carbonatos c\u00edclicos, como el carbonato de etileno (EC), son ventajosos para formar una capa de IES estable, pero presentan una viscosidad y puntos de fusi\u00f3n m\u00e1s altos. La adici\u00f3n de carbonatos lineales, \u00e9steres o \u00e9teres con menor viscosidad y puntos de fusi\u00f3n mediante una estrategia de codisolventes ayuda a mantener el electrolito en estado l\u00edquido a bajas temperaturas. Sin embargo, es crucial equilibrar el punto de inflamaci\u00f3n reducido de los electrolitos despu\u00e9s de a\u00f1adir carbonatos lineales de baja viscosidad para garantizar la estabilidad t\u00e9rmica. Los electrolitos de alta concentraci\u00f3n son preferibles a pesar de su menor conductividad i\u00f3nica y mayor viscosidad, debido a su menor impedancia de transferencia de carga, mejor rendimiento y mejores capacidades a baja temperatura.<\/p>\n

2. Investigaci\u00f3n y desarrollo de nuevos sistemas de bater\u00edas de litio de baja temperatura<\/strong><\/h2>\n

Si bien se han logrado avances en el rendimiento a baja temperatura de las bater\u00edas de iones de litio, la investigaci\u00f3n innovadora sobre nuevos sistemas de bater\u00edas de litio de baja temperatura ha sido relativamente escasa. Los conductores superi\u00f3nicos, conocidos por su excelente conductividad i\u00f3nica, pueden mejorar eficazmente la tasa de migraci\u00f3n de iones de litio, lo que ofrece nuevas perspectivas para optimizar el rendimiento a baja temperatura de las bater\u00edas de litio.<\/p>\n

En 2011, el grupo de investigaci\u00f3n Kamaya en Jap\u00f3n desarroll\u00f3 un nuevo tipo de material conductor superi\u00f3nico de sulfuro inorg\u00e1nico, Li10GeP\u2082S\u2081\u2082, que presenta una conductividad ultraalta. Presenta un voltaje de descomposici\u00f3n superior a 5 V y una conductividad de iones de litio de 12 mS\/cm a temperatura ambiente (27 \u00b0C), rivalizando e incluso superando a los electrolitos l\u00edquidos org\u00e1nicos tradicionales. Sorprendentemente, incluso a -40 \u00b0C, su conductividad i\u00f3nica puede alcanzar 0,41 mS\/cm, lo que la convierte en la mejor conductividad entre los conductores superi\u00f3nicos, especialmente a baja temperatura, donde su rendimiento supera con creces al de los electrolitos org\u00e1nicos.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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