Baterías de litio ultrapotentes y ultrarrápidas | forococheselectricos

Baterías de litio ultrapotentes y ultrarrápidas


Lo se, lo se. Lo estáis pensando. Otra noticia de baterías super-mega-estupendas de la muerte que no va a llegar a ninguna parte. Bueno, puede que si y puede que no. Pero esta es de las que prometen mucho, pero mucho. Y es que ni más ni menos han conseguido desarrollar un nuevo tipo de cátodo que se comporta de manera excepcional ante las recargas rápidas.
¿He dicho rápidas? No, no son rápidas, lo que son es fulgurantes, explosivas, bestiales. Imagina un electrodo que retiene después de 1000 ciclos el 90% de su capacidad, cargando todas y cada una de esas 1000 veces a… !!190C¡¡ ¿Y cuanto es 190C? Pues significa cargar una batería, la que sea, en 19 segundos. Ahí queda eso.

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Óxido de Vanadio cristalino
Ha sido un equipo de investigadores de la Rice University quien ha dado con este cátodo compuesto de una mezcla de láminas de grafeno y cintas de óxido de vanadio que permite que las baterías se comporten casi como ultracondensadores, pudiendo cargarse y descargarse a grandes velocidades y a la vez manteniendo una alta reversibilidad y un buen número de ciclos de vida. De hecho es el mejor cátodo en términos de potencia descubierto hasta la fecha.
Lámina de grafeno
La potencia de una batería viene en su mayor parte determinada por la capacidad de difusión de los iones de litio y electrones a través de los electrodos. Se han intentado múltiples estrategias hasta la fecha en forma de nanocables, nanopartículas, nanotubos y nanoláminas para mejorar estas características pero en el mejor de las casos sólo se han conseguido tímidos avances. Otras complejos electrodos con estructuras en 3D de alta conductividad se han usado con algo más de éxito pero encarecen y aumentan el peso de los electrodos perjudicando la energía específica de las celdas.
Nanotubos de carbono, una de las muchas posibilidades propuestas para mejorar las baterías
El óxido de vanadio siempre ha sido un prometedor material para cátodos, tanto para electrolitos acuosos como orgánicos, pero generalmente adolece de un bajo rendimiento en ciclos debido a una gran resistencia de transferencia de carga. Sin embargo el uso de grafeno unido a él soluciona este problema.

De esta forma el óxido de vanadio sintetizado en cintas unido a láminas de grafeno muestra numerosas ventajas. Se forman numerosos canales de acceso al electrolito, mejorando la difusión de iones de litio y la conductividad eléctrica gracias a la red de grafeno es excelente. Además el porcentaje en peso de material electroquímicamente activo del electrodo es de hasta un 84%. En resumen, el electrodo permite un muy rápido movimiento de iones y electrones. Gran potencia en ambos sentidos, carga y descarga.
Para el estudio desarrollaron cátodos con porcentajes del 84%, 78% y 68% de óxido de vanadio . La muestra al 78% mantenía un gran capacidad de 415 mAh/g a 1C tras cientos de ciclos. Eso es aproximadamente más del doble que los cátodos actuales comerciales.

Pero a ritmos de descarga extremos como 84C (43 segundos) y 190C (19 segundos) el mismo electrodo también mostraba capacidades estables de 222 y 204 mAh/g respectivamente. Incluso así tenemos una energía específica algo mayor que celdas comerciales actuales. Y después de 1000 ciclos aún conservaba 190 mAh/g, un 90% de la capacidad inicial.
Vale, no aumentas exageradamente la capacidad de las baterías, pero si la potencia. Unos de los grandes beneficiados de unas baterías así pueden ser los híbridos, y especialmente camiones y autobuses. Con tan solo 1 kWh de esta clase de baterías ya podrían proporcionar hasta 190 kW de potencia a un motor eléctrico. Prácticamente cualquier vehículo podría pasar a tener cifras de aceleración excelentes con muy poco peso extra, y además unas baterías así podrían aprovechar mucho mejor el frenado regenerativo que a veces ha de limitarse por la propia capacidad de carga de las baterías.
¿Recargar en menos de 3 minutos?
¿Y cuando veremos algo así en la calle? Si por mi fuera, y seguro que por vosotros también, ayer. En la realidad, no lo se, pero espero y deseo que no se quede algo así en el cajón de nadie. Tener en cuenta que una batería que pueda cargar a corrientes de «sólo» 20C ya se puede cargar en 3 minutos, la solución a uno de los aspectos más demandados en los coches eléctricos para su definitivo despegue.
Con 30 kWh de esto en el coche y una buena infraestructura el problema de la capacidad simplemente desaparece. Parando cada hora  o hora y media de marcha durante 3 minutos, hasta el fin del mundo. Ahora solo faltan electrolineras que puedan darnos 600 kW para cargar 30 kWh en 3 minutos. Pecata minuta.

Ya estoy viendo en un futuro no tan lejano un Formula Uno eléctrico parando en boxes y en lo que cambia las ruedas recibiendo 100 kWh. Me voy a tomar un café para asimilar esto, pero en vez de azúcar o sacarina creo que le voy a echar un poquito de óxido de vanadio con algunas virutas de grafeno. A ver que pasa.

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Fuente | Greencarcongress


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16 comentarios en “Baterías de litio ultrapotentes y ultrarrápidas”

  1. La industria de la electronica deberia ser la primera interesada en algo asi porque el sobrecoste no les afecta tanto con esos tamaños. Enchufas el movil y en un minuto al 100%, y el portatil otro tanto. Una maravilla.

    Tambien me parece que con cargas a 10 o 12C vamos mas que contentos. Y 300 kW en una electrolinera es mas realista. Imaginais un Model S en 19 segundos? hacen falta 15,2 MW para cargar eso a 190C. A 500V eso es 30400 amperios, harían falta cables superconductores en la maguera y dentro del coche para algo asi.

    Que lleguen a 12C y 400 Wh/kg para 2017 y nos vale.

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  2. El problema es la inversión inicial que debería hacer la industria de la electrónica. Se lleva hablando mucho tiempo a cerca del uso de supercondensadores para hacer funciones de almacenamiento parecidas a las baterías. Puede que tengan una menor densidad energática pero a muchos usuarios les gustaría disponer de menos carga en un dispositivo móvil a cambio de poder cargarlo en una fracción del tiempo que se tarda en cargar una batería.

    Puede que sea un ingénuo pero me da la impresión que el segundo mandato de Obama, ahora que ya ha conseguido la reelección, puede ser decisivo a la hora de que USA lidere montones de proyectos de investigación en el desarrollo de las energías renovables que dormitaban por falta de presupuesto.

    La revolución tecnológica renovable que se avecina, a pesar del innumerable cúmulo de zacadillas que le ha puesto la industria tradicional a través de sus títeres políticos, es de tal intensidad que no hay ya quién la pare.

    Es el ritmo de progreso el que se puede incrementar, con ese interés político que está demostrando la administración demócrata, de manera muy considerable.

    S2

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  3. Hace más de tres años ya había prototipos de híbridos que tenían, a parte del motor de combustión, una batería de litio y un ultracondensador intermedio que se usaba para aprovechar al máximo la energía regenerativa en las frenadas y no estresar demasiado a la batería principal con la velocidad de las recargas.

    Recuerdo haberlo visto en un pickup norteamericano del que se hablaba en http://www.greencarcongress.com

    Imagino que esa disposición encarece notablemente el precio de fabricación porque a parte de eso, y de una mayor complejidad, todo son ventajas.

    S2.

    Responder
  4. Bueno, los ultracondensadores estan muy bien, si, pero en la realidad lo que pasa es que no tienen mucha más energía específica que una batería de plomo. En cambio esto son baterías de litio, y al parecer a 12C (esa carga en 3 minutos) estamos hablando de una batería de más de 300 Wh/kg. Esto si llega al mercado es la bomba.

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  5. La mejor manera de impulsar los coches electricos es de estudiar y difundir esta nueva tecnologia y de invertir en ella en que sea en un pequeno modelo.75

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  6. Hay demasiados intereses en los gobiernos para que el vehículo eléctrico sea «promocionado» a nivel masivo.

    Por otra parte debería de haber un cambio de mentalidad por parte de los usuarios. La mayoría de nosotros se apañaría bastante bien con una buena bici eléctrica.

    Total para hacer, en muchos casos, 4 kilómetros no hace falta desplazar 1,2 toneladas de masa.

    S2.

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  7. sasto.

    un coche eléctrico te consume 1/4 de lo que traga uno de combustión, pero una bici eléctrica consume 1/30 de la energía que necesita un coche eléctrico.

    Aparte un factor fundamental para mi es que haces algo de ejercicio cada día sin llegar sudado al curro.

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  8. Si la pila entrega 10Ah, entonces decir una carga a 1C es cargarla a 10Amperes constantes durante una hora.
    (un poco más ya que la eficiencia de carga no es 100%)
    Entonces decir que una pila se puede cargar a 100C es decir que se le puede meter 100 veces su valor nominal de entrega de corriente, en éste caso se le podrían meter 1000A, durante un centésimo de hora (36 segundos) y dejarla 100% cargada.

    Eso es aquello del «C».
    190C es una bestialidad en capacidad de recibir y entregar corriente, tremenda.
    Ya con lo anterior te olvidas de segundos y dar aproximaciones diagonales.

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  9. Este catodo sencillamente es bestial, pero una vez más en la fuente no dicen ni pio de una posible comercialización ni cuando. Si esta bateria llegase al mercado seria un bombazo y ya no hablo del sector electronico por ejemplo smartphones que en cuestion de minutos 5-10 minutos ya estarian cargados «siempre con el permiso de la temperatura de carga controlado» creo que están tardando enpatentar la tecnologia y comercializarla.

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