Las baterías de iones de litio para EV y qué mejorar?
| Jerry Huang
Hay dos tipos principales de baterías de litio: batería de iones de litio y batería de metal de litio. Hasta ahora, las baterías de iones de litio utilizadas para vehículos eléctricos son baterías LFP (LiFePO4), NCM (LiNiMnCoO2), NCA, LCO (LiCoO2), LNO (LiNiO2), LMO (LiMn2O4, Li2MnO3) y LTO.
La batería de metal de litio fue inventada por primera vez por MS Whittingham en 1970, mientras que este tipo obsoleto de batería de metal de litio generalmente no es recargable. Mientras que una nueva batería recargable de metal de litio, inventada por SolidEnergy Systems que tiene ventajas generales de peso ligero, doble densidad de energía que la batería de iones de litio actual, larga vida útil, costo razonable y más segura que nunca, ha llegado a una aplicación a gran escala. Con suerte, esta será la última y la próxima generación predominante de batería de litio.
Cita de Wikipedia: la batería de iones de litio o la batería de iones de litio (LIB) es un tipo de batería recargable. Las baterías de iones de litio se usan comúnmente para dispositivos electrónicos portátiles y vehículos eléctricos y están creciendo en popularidad para aplicaciones militares y aeroespaciales. Akira Yoshino desarrolló un prototipo de batería de iones de litio en 1985, basado en investigaciones anteriores realizadas por John Goodenough, Stanley Whittingham, Rachid Yazami y Koichi Mizushima durante las décadas de 1970 y 1980, y luego Sony y Sony desarrollaron una batería de iones de litio comercial. Equipo Asahi Kasei dirigido por Yoshio Nishi en 1991.
Las características de química, rendimiento, costo y seguridad varían según los tipos de LIB. Los dispositivos electrónicos de mano utilizan principalmente baterías de polímero de litio (con un gel de polímero como electrolito) con óxido de cobalto de litio (LiCoO2) como material de cátodo, que ofrece una alta densidad de energía, pero presenta riesgos de seguridad, especialmente cuando está dañado. El fosfato de hierro y litio (LiFePO4), la batería de óxido de manganeso de iones de litio (LiMn2O4, Li2MnO3 o LMO) y el óxido de cobalto de manganeso y níquel de litio (LiNiMnCoO2 o NMC) ofrecen una menor densidad de energía pero una vida útil más larga y menos probabilidad de incendio o explosión. Estas baterías se utilizan ampliamente para herramientas eléctricas, equipos médicos y otras funciones. NMC y sus derivados son ampliamente utilizados en vehículos eléctricos.
Las áreas de investigación para las baterías de iones de litio incluyen la extensión de la vida útil, el aumento de la densidad de energía, la mejora de la seguridad, la reducción de costos y el aumento de la velocidad de carga, entre otras. Se han realizado investigaciones en el área de los electrolitos no inflamables como un camino hacia una mayor seguridad basada en la inflamabilidad y la volatilidad de los solventes orgánicos usados en el electrolito típico. Las estrategias incluyen baterías acuosas de iones de litio, electrolitos sólidos cerámicos, electrolitos poliméricos, líquidos iónicos y sistemas fuertemente fluorados. (Wikipedia sin comillas)
Las principales baterías de litio para EV son NCA y NCM, con LFP como una opción menor en el mercado mundial en 2020. La densidad de energía de una sola celda LFP suele ser de aproximadamente 110 Wh/kg, muy pocas pueden llegar a 190 Wh/kg; mientras que prácticamente la densidad de energía de una batería de celda única NCM puede ser de 200 Wh/kg y, con suerte, podría ser de 300 Wh/kg pronto; pero para la batería NCA puede rondar los 300 Wh/kg en la actualidad. Tesla aplica principalmente baterías NCA de Panasonic y LG Chem, además de baterías NCM y LFP de CATL en su cadena de suministro global actual.
La batería LFP tiene la ventaja de un bajo costo y propiedades de seguridad mucho mejores que la batería NCA/NCM, mientras que su densidad de energía comparativamente baja es claramente una desventaja.
Para la comparación de la batería NCA y NCM, la investigación y la aplicación de mercado han demostrado que la batería de litio NCA tiene un costo más bajo con menos contenido de cobalto, una vida útil mucho mejor y una degradación mucho menor que la batería de litio NCM, aunque el ciclo de vida de NCA es menor que el de NCM. batería. Parte de la batería NCA se utiliza en el almacenamiento de energía solar en el espacio exterior con una vida útil de hasta veinte años. La desventaja de la batería NCA se basa en su factor de seguridad, hasta ahora no es tan segura como NCM y LFP en circunstancias de alta temperatura. Sin embargo, los investigadores creen que NCA se convertirá en la primera opción para EV en un futuro cercano a medida que mejoren su seguridad y producción.
Nota: Como sales de litio básicas, el hidróxido de litio monohidratado, el carbonato de litio (usado a menudo en materiales de cátodo LIB) y el cloruro de litio se pueden convertir en varios compuestos de litio, como LiPF6, LiFSI, LiTFSI y LiBF4 para electrolitos o metal de litio para ánodos en fabricación de baterías de litio. Encuentre sales de litio de Poworks aquí .