Las Litio-Azufre continúan mejorando a buen ritmo


Las baterías de iones de litio aún tienen mucha guerra que dar pero eventualmente llegaremos cerca de su límite teórico de capacidad por lo que se lleva mucho tiempo investigando en alguna batería que las pueda superar. Una de las más firmes candidatas por su potencial y economía es la química de las litio-azufre.

Hace muy poco comentábamos de hecho que las litio-azufre podrían estar realmente muy cerca de llegar al mercado de la mano de la asiática GP Batteries y la británica Oxis Energy, pero la investigación no se detiene y en la Universidad de Stanford un equipo de investigadores liderado por el profesor Yi Cui ha dado con una forma de disminuir la perdida de capacidad inicial característica de las Li-S.

Profesor Yi Cui, Stanford University

Mientras que las baterías tradicionales de iones de litio constan generalmente de un ánodo de grafito y un cátodo de algún tipo de óxido metálico y suelen tener un límite teórico de unos 550 Wh/kg, en las Li-S con cátodo de azufre la capacidad teórica es de 2600 Wh/kg, una cifra tremendamente prometedora con que sólo pudiéramos llegar al 50% de ella. Sin embargo las Li-S adolecen tradicionalmente de un bajo rendimiento culómbico y un rápido decaimiento en ciclos de la capacidad inicial.

El equipo de Stanford ha identificado una de las múltiples razones de estos problemas comprobando que durante la descarga se produce la separación entre las partículas de sulfuro de litio y la capa subyacente de carbono. Para solucionarlo han modificado la estructura de la superficie del carbono mediante un polímero anfifílico que mejora el anclaje del sulfuro de litio al carbono. El nuevo cátodo muestra así una excelente mejora en su retención de capacidad a lo largo de los ciclos con una perdida de capacidad de sólo un 3% en los primeros 100 ciclos y una capacidad de retención del 80% después de 300 ciclos a 0,5C.

La capacidad específica del cátodo es de 1180 mAh/g a corrientes de descarga de 0,2C, 920 mAh/g a 0,5 C o 820 mAh/g a 1C. Por hacernos una idea 920 mAh/g supondría una capacidad aproximada para una batería de unos 1430 Wh/kg, unas 9 veces la capacidad de la mayoría de celdas comerciales usadas hoy en día por los diferentes fabricantes. Otra enorme mejora ha sido la eficiencia culómbica de la celda durante todo el proceso que ha rozado el 99%.

Como siempre os decimos estos avances tardarán en llegar al mercado pero cada día que pasa parece más y más claro que muy probablemente no tardaremos más de una década en tener baterías que rozarán el kWh por kilo. La investigación no para ni un minuto en el mundo de las baterías, y no sólo por el jugoso mercado de coches híbridos y eléctricos a baterías, sino por el enorme mercado de electrónica de consumo que demanda una gran mejora en las baterías desde hace tiempo. Es sólo cuestión de saber esperar, porque llegar llegarán.

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Fuente | GCC


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Energias renovables

7 Comment responses

  1. Avatar
    February 16, 2013

    son baterías que teóricamente son la pera pero que prácticamente no se llegan ni a la suela del zapato como demuestran sus datos.

    que les metan Itrio como a las LiFeYPO4 para alragarles la vida útil igual funciona, total el Itrio se encuentra fácil donde caen los meteoritos.

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  2. Avatar
    February 16, 2013

    Una pregunta, igual es muy básica, pero cual es la diferencia entre 1C y 0.5C? quiero decir, que representa la C ??? Busqué por google pero no es facil encontrar la respuesta.

    Gracias.
    Iv

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  3. Avatar
    February 16, 2013

    whizzer14, generalmente me haces gracia pero si midieramos la tecnología en base a tus afirmaciones e hiperboles deberíamos tener coches de 400 kg de peso con 300 kWh y 1500 cv de potencia por unos 4832 euros más o menos… y puede que el Itrio funcione en una química pero en otra no.

    Y la expresión llegar a la suela de los zapatos hay que usarla con otra referencia. Ejemplo, las litio-azufre no llegan ni a la suela de los zapatos de las de iones de litio.

    Las celdas de Tesla decaen en 500 ciclos al 80% y nadie se queja especialmente, no pasa nada.

    Si realmente consiguen en un futuro que estas celdas pasan de 1,4 kWh/kg iniciales a sólo 700 Wh/kg después de 500 ciclos seguirán siendo mucho mejores que cualquier cosa que hay hoy, y eso es más o menos lo que muestran sus datos.

    Una lástima que no muestren casi nunca datos por encima de los 300 o 500 ciclos. Me gustaría ver los datos de estas pruebas siempre al menos a 1000 ciclos que es ya más interesante para automoción.

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  4. Avatar
    February 16, 2013

    Iv, estoy preparando un especial baterías donde intento aclarar todos esos conceptos. Es posible que salga mañana.

    Un saludo

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  5. Avatar
    February 16, 2013

    whizzer_14 está todo en manos de ingenieros y químicos/físicos así que podemos estar tranquilos de que ya se habrán planteado cualquier cosa que se nos pueda ocurrir.

    En la tecnología de las baterías hay muchísimos factores que determinan su viabilidad, ojalá fuera solo la capacidad, pero también importa su duración (que tampoco es líneal y también depende de varios factores), su degradación con el tiempo, su peso, su rendimiento, su coste de fabricación y si utiliza materiales comunes o no, su seguridad para incluirlas en un vehículo, etc.

    Si seguimos tirando de las de litio es por un solo motivo, son buenas en todo, mejorables ok, pero a día de hoy hacen posible coches como los de Tesla, según haya cada día más coches eléctricos y por lo tanto más interés en la mejora de las baterías y más empresas decididas a invertir, veremos grandes mejoras… pero lo fácil, lamentablemente, es despotricar contra las baterías para justificar el uso de gasolina.

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  6. Avatar
    February 16, 2013

    Entretanto, quédate con que es una medida de la corriente de descarga (o carga)

    “C” sería la corriente capaz de pasar del 100% de la capacidad nominal al 0% en una hora. Es decir, si tenemos una batería de 100 Ah, una corriente de 1C sería 100 Amperios, una de 2C, 200A, una de 0,5C, 50 A.

    Ves en el arículo que, cuanto más rápido se quiera extraer la corriente, menos capacidad práctica resulta. Por otra parte, no todas las baterías soportan 1C (lo que por otra parte supone cepillarse la batería en una hora)

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  7. Avatar
    February 16, 2013

    Ah, creo que ya entiendo. Aunque mañana estaré atento a ese artículo sobre baterías, gracias David.
    Gracias Greybeard, entonces supongo que en un uso normal una batería de un eléctrico nunca llega a descargarse a 1C (a menos que le des mucha guerra al acelerador y por autopista). Supongo que una descarga de 0.5C será la típica para un eléctrico. Lo digo porque en la noticia dicen que mantiene el 80% de la carga despues de 300 ciclos a 0.5C

    Gracias !

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