Batería de ion de litio

Batería de ion de litio
Nokia Battery.jpg
Batería Li-ion Nokia para alimentar un teléfono móvil.
Energía específica

100–265 W·h/ kg[2]

(0.36–0.95 MJ/kg)
Densidad energética

250–730 W·h/ L[2]

(0.90–2.23 MJ/L)
Potencia específica ~250-~340 W/kg[1]
Eficiencia carga/descarga 80–90%[3]
Energía / precio consumidor 2.5 W·h/ US$
Velocidad de autodescarga (%/mes) 8% a 21 °C
15% a 40 °C
31% a 60 °C
(por mes)[4]
Durabilidad (ciclos)

400–1200 ciclos

[5]
Voltaje de célula nominal NMC 3.6 / 3.7 V, LiFePO4 3.2 V
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Una batería de iones de litio, fabricada por Varta, expuesta en el Museum Autovision de Altlußheim, en Alemania.
Archivo:Tesla Powerwall.jpg
Batería de iones de litio Tesla Powerwall, presentada en 2015 por Tesla Motors con el que pretenden revolucionar el mercado doméstico de las baterías mediante su utilización junto a sistemas de energías renovables.

La batería de iones de litio, también denominada batería Li-Ion, es un dispositivo diseñado para almacenamiento de energía eléctrica que emplea como electrolito una sal de litio que consigue los iones necesarios para la reacción electroquímica reversible que tiene lugar entre el cátodo y el ánodo.

Las propiedades de las baterías de Li-ion, como la ligereza de sus componentes, su elevada capacidad energética y resistencia a la descarga, junto con el poco efecto memoria que sufren[7] Desde la primera comercialización de un acumulador basado en la tecnología Li-ion a principios de los años 1990, su uso se ha popularizado en aparatos como teléfonos móviles, agendas electrónicas, ordenadores portátiles y lectores de música.

Sin embargo, su rápida degradación y sensibilidad a las elevadas temperaturas, que pueden resultar en su destrucción por inflamación o incluso explosión, requieren, en su configuración como producto de consumo, la inclusión de dispositivos adicionales de seguridad, resultando en un coste superior que ha limitado la extensión de su uso a otras aplicaciones.

A principios del siglo XXI, en el contexto de la creciente carestía de combustibles derivados del petróleo, la industria del automóvil anunció el desarrollo, proliferación y comercialización de vehículos con motores eléctricos basados en la tecnología de las baterías de iones de litio, con los que se pueda disminuir la dependencia energética de estas fuentes a la vez que se mantiene baja la emisión de gases contaminantes.

Historia

Las baterías de litio fueron propuestas por primera vez por M.S. Whittingham,[9] y metal de litio como electrodos.

En 1985, Akira Yoshino ensambló un prototipo de batería usando material carbonoso en el que se podían insertar los iones de litio como un electrodo y óxido de litio cobalto (LiCoO2),[10] que es estable en el aire, como el otro. Al emplear materiales sin litio metálico, se incrementó espectacularmente la seguridad sobre las baterías que utilizaban el litio metal. El uso de óxido de litio cobalto posibilitó que se pudiera alcanzar fácilmente la producción a escala industrial.

Este fue el nacimiento de la actual batería Li-ion.

Baterías modernas y comercialización

En 1989, Goodenough y Arumugam Manthiram de la Universidad de Texas en Austin demostraron que los cátodos que contienen polianiones (p. ej., sulfatos), producen voltajes superiores que los óxidos debido al efecto inductivo del polianión.

En 1991, Sony y Asahi Kasei lanzaron la primera batería de Li-ion comercial.

En 1996, Goodenough, Akshaya Padhi y sus colaboradores identificaron el litio ion fosfato (LiFePO4)[11] y otros fosfo- olivinos (fosfatos de litio metal con la misma estructura que el olivino mineral) como materiales catódicos.

En 2002, Yet-Ming Chiang[12] y su grupo del MIT mostraron una mejora sustancial en el rendimiento de las baterías de Li-ion aumentando la conductividad del material mediante dopado con aluminio, niobio y zirconio.

En 2004, Chiang incrementó de nuevo el rendimiento utilizando partículas de fosfato de hierro[13] de menos de 100 nanómetros de diámetro.

En 2011, las baterías de Li-ion supusieron el 66% de todas las baterías recargables en Japón.

En 2015, la empresa Tesla Motors presentó dos sistemas de almacenamiento de energía mediante baterías de ion de litio, Tesla Powerwall, cuyo fin es almacenar energía eléctrica proveniente de energías renovables, como instalaciones fotovoltaicas o eólicas.[14]

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