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Últimos retoques a las baterías de litio-azufre

Últimos retoques a las baterías de litio-azufre


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Las baterías de litio-azufre son una gran promesa para la movilidad eléctrica por su alta energía especifica, ya que permitirán reducir el peso del acumulador y aumentar notablemente la autonomía de los vehículos eléctricos. Su mayor defecto es que el cátodo tienen una vida útil muy corta, por eso la mayor parte de la investigación se basa en la química del cátodo, buscando mejorar su estabilidad, algo que se ha logrado notablemente en los últimos años. Pero también es posible influir en esa estabilidad estudiando otros elementos de la pila.

El grupo del profesor Yi Cui, de la universidad de Stanford, ha hecho públicos los resultados obtenidos al trabajar en el aglutinante para mejorar la ciclabilidad de las baterías de litio-azufre. Usando polivinilpirrolidona (PVP) han logrado mejorar la estabilidad de sus baterías manteniendo una alta capacidad de descarga, un paso más hacia la comercialización de esta prometedora tecnología, de la que se espera que consiga triplicar la autonomía de los eléctricos y reducir  a la mitad el precio de los acumuladores.

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En la búsqueda de nuevas baterías la investigación se centra normalmente en los elementos electro-químicamente activos de las baterías, como son el ánodo, el cátodo y el electrodo, para mejorar el rendimiento de éstas. Sin embargo es el equilibrio entre todos los elementos que forman parte del conjunto lo que decide el rendimiento final de la pila.

La elección apropiada de aglutinante, un polímero que mantiene unidos los componentes del electrodo para asegurar buen un contacto, tiene un papel importante en el diseño ya que debe ser un material compatible con las diferentes composiciones del electrodo durante los procesos de carga y descarga.

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El gran problema en las baterías de litio-azufre es la disociación del cátodo durante los ciclos de carga y descarga debido a la formación de polisulfitos.  El aglutinante utilizado normalmente no es compatible con los polisulfitos, por lo que estos prefieren migrar al electrolito, dando lugar a un deterioro del cátodo y la consecuente fatiga de la batería.

En los resultados presentados por el grupo del profesor Cui se demuestra como el uso de PVP mejora la estabilidad del cátodo, dando como resultado baterías que superan los 100 ciclos manteniendo una eficiencia Culómbica del 97%  y el 93% de la capacidad inicial. Un buen resultado en comparación con las fabricadas con el aglutinante habitual (PVDF) que sólo retenían un 72%.

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Más importante aun, las baterías fabricadas usando PVP alcanzaron los 500 ciclos con un 69% de la capacidad inicial, en ciclos de carga-descarga a 0.2 C, lo que equivale a cargas en 5 horas. La capacidad inicial de estas baterías se sitúa en los 760 mAh/g, 4 veces más que la capacidad de un cátodo de LiFePO4. Las pilas demostraron además gran robustez a ciclos de carga rápidos (2 C – 30 minutos), con capacidades de hasta 580 mAh/g y buena recuperación al volver a ciclos de carga lentos.

Desde el grupo de Cui se espera que los presentes resultados se puedan combinar con los demás avances en baterías de litio-azufre para conseguir hacer de ésta una tecnología comercializable, que llevará a los coches eléctricos a recorrer distancias superiores a los 400 kilómetros con una sola carga. Merece la pena recordar que este grupo de Stanford ha creado recientemente una empresa de baterías, Amprius, basándose en los resultados publicados tan solo un año antes, por lo que tienen capacidad suficiente para llevarlas al mercado.

FuenteChemical Science



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12 comentarios en «Últimos retoques a las baterías de litio-azufre»

  1. ¿No son pocos ciclos?, vale que aún superando los 100 ciclos sigan teniendo mucha más autonomía que las actuales, pero es una cuestión psicológica para las personas que si algo se agota a tal ritmo no vale la pena.

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  2. Si tomas todos los datos, yo firmaba ya:

    1.- Se espera que el precio sea la mitad que el actual.
    2.- 100 ciclos con una autonomía de 400 km, son 40.000 km.
    3.- Con 500 ciclos (200.000 km) mantiene un 69 % de la capacidad (276 km. con cada carga)

    Son números muy superiores a los actuales y a mitad de precio, sería un gran avance.

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    • 200.000 kms y aún mantienes casi un 70%. Es absolutamente alucinante. Puedes cambiar la batería (porque costará una tercera parte que la de Ion-Litio) y la antigua la puedes instalar en casa perfectamente para hacer de acumulador nocturno.

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  3. No veo la mejora por ningún sitio…..vamos esto es una chapuza en toda regla ¿donde esta la mejora? ¿500 ciclos al 69% a 0,2C de descarga? Esta gente a perdido la chabeta tienen que justificar lo injustificable y ya no saben que hacer para seguir viviendo de subvenciones y vivir la buena vida.

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    • Hombre tu lo ves asi, pero vamos, creo que no pasamos de ir en bici a tener un avion a reaccion, o si????, hubo avionetas de helices ;).

      El i+D no se hace la noche a la mañana.

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    • ¿Chapuza?, a ver una pregunta, ¿te parece perfectamente bien que siga habiendo coches térmicos durante años?, porque son insostenibles, ¿apoyas el hidrógeno?, esos si que son una chapuza pero que pagaremos entre todos para que sean viables.

      La mejora de las baterías mejorará prácticamente todo lo que conocemos.

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    • Raul tienes algún vehículo eléctrico? Tanto si es así como si no, compáralo con la tecnología actual disponible en el mercado, se está más que duplicando la autonomía actual a un menor precio, lo que significa «hasta luego estufas con ruedas» en pocos años…

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  4. Un vehículo eléctrico con un precio no excesivamente superior al de combustión actual (mas o menos 2000€) y 30€ mensuales (buscando otra formula que no sea alquiler de batería) y que esporádicamente, permita un viajecito de 500 km con una carga intermedia de 20 o 30 minutos… Firmo ya!!!
    Voy a soñar con un ejemplo, un Leaf Visia sin ayudas 30.000 € actualmente con batería. Suponiendo que la batería ahora sean 8000 €, como este nuevo tipo costaría la mitad, 4000 €…. nuevo precio: 26000 euros sin ayudas.
    Respecto a la autonomía, como prometen el triple de autonomía, 177×3=531 km. Suponiendo que con recarga rápida de 30 minutos (obligatoria después de semejante trayecto) consigues un 80% otros 425 km adicionales, Total: 955 km. Restamos 155 km del factor autovía, subidas, etc… 800 km.
    Si algún día se pone a la venta un vehículo con ese precio y prestaciones (creo que son cálculos muy sensatos) El motor térmico nos parecerá como los coches de caballos a mediados de los años veinte del siglo pasado. desgraciadamente, no veo a casi ningún fabricante con el interés suficiente para completar un proyecto así a corto plazo.

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  5. 41iver yo no me quejo de que valga la mitad sino de que 500 ciclos al 69% de capacidad y 0,2c de descarga no sirven para nada, esta celda no es comercializable ni de lejos y es patetico que después de 15 años de investigación de esta tecnologia hoy estemos asi. Por cierto de 3 veces más de capacidad ja,ja,ja ya dicen que lo realista sera 400-450wh/kg y te recuerdo que a dia de hoy la mejor celda es la que utiliza Tesla la Panasonic 18650 cilindrica con 247wh/kg osea que de tres veces ja,ja un 80% más y dale gracias. La autonomia real del Leaf actualmente es de 100kms a 120km/h y de 120-130kms a 90-100km/h osea dejate de autonomias reales de 177kms un Leaf con estas celdas lograria una autonomia real maxima de 234kms, aunque claro con el modo mega tortuga a lo mejor te acercas a los 300kms.

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