Tópico 7. Innovación y desarrollo. Baterías de litio (generalidades)

La necesidad de reducir emisiones perniciosas para nuestra atmósfera derivado del uso de diferentes combustibles —básicamente los usados en distintos sistemas de transporte y aquellos utilizados para calefacción provenientes de biomasa—  ha impulsado el desarrollo de una alternativa en base al metal litio, que permite almacenar energía, haciendo posible que progresivamente vayan desechándose los sistemas de generación energética basado en el uso de combustibles fósiles, como la gasolina y el keroseno por ejemplo. Esta transformación energética es ciertamente más amigable para el medioambiente, permitiendo disminuir la generación de CO2, principal responsable del calentamiento global que aqueja al planeta. De esta forma es posible aprovechar energías de origen natural, tales como las que se generan por el desplazamiento de cursos de aguas, y últimamente las de origen eólico y solar, para obtener una reserva energética que pueda ser almacenada químicamente a través baterías que contienen litio.

De ahí que el uso de baterías de litio uso en dispositivos electrónicos portátiles, vehículos y redes eléctricas a gran escala ha desencadenado intensas investigaciones sobre qué tipo de aleaciones basadas en dicho elemento logra una mayor capacidad de acumulación energética, genera mayor densidad de corriente y permite una mayor duración de la batería.

El interés de fabricar baterías con litio como elemento principal por sobre otros metales se debe a que la densidad de energía teórica de los electrodos de litio (la cantidad de energía que se puede almacenar y entregar), es la más alta de todos los electrodos sólidos. Por ello, las baterías de litio se encuentran entre las más prometedoras tecnologías a desarrollar. Sin embargo, el uso de litio metálico como ánodo en baterías recargables se ve restringido por la formación y crecimiento de dendritas en su superficie durante la operación de las baterías, lo que provoca bajas eficiencias de ciclado y, eventualmente, cortocircuitos y problemas de seguridad en estos dispositivos. Este problema de seguridad puso en riesgo durante algunas décadas a las baterías de litio, pero actualmente, gracias al desarrollo de herramientas de investigación y soluciones basadas en la nanotecnología, el litio metálico está listo para una reactivación.

Propiamente tal, la batería recargable de litio es un dispositivo de iones de litio que comprende un electrodo negativo (ánodo), un electrolito liquido no acuoso y un electrodo positivo (cátodo). Al cargarse, los iones de litio que se desunen pasan a través del electrolito y se insertan en el ánodo.

El proceso descrito anteriormente parece simple, pero en la práctica no lo es. El desarrollo optimizado de baterías recargables que utilizan litio con mayor densidad de energía, menores costos y mayor seguridad, debe tener en cuenta los diferentes alcances que se pretende conseguir, lo que finalmente determina los límites de toda investigación relacionada.

¡No te pierdas las próximas semanas otros tópicos interesantes y cómo Empírica los ha abordado desde la óptica de satisfacer las necesidades de sus clientes!

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Fuente de la fotografía: Let’s Talk Science

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