Como recuperar la densidad de una bateria

Densidad energética específica de las baterías

(0,90-2,43 MJ/L)Potencia específica~250 – ~340 W/kg[1]Eficiencia de carga/descarga80-90%[5]Energía/precio al consumidor6,4 Wh/US$[6]156 US$/kWhTasa de autodescarga0,35% a 2,5% al mes según el estado de carga[7]Durabilidad del ciclo400-1.200 ciclos
Una batería de iones de litio o batería Li-ion es un tipo de batería recargable en la que los iones de litio se mueven desde el electrodo negativo a través de un electrolito hasta el electrodo positivo durante la descarga, y de vuelta cuando se carga. Las baterías de iones de litio utilizan un compuesto de litio intercalado como material en el electrodo positivo y normalmente grafito en el electrodo negativo.
Las baterías de iones de litio tienen una alta densidad de energía, no tienen efecto memoria (salvo las células LFP)[9] y tienen una baja autodescarga. Las celdas pueden fabricarse para dar prioridad a la energía o a la densidad de potencia[10]. [10] Sin embargo, pueden suponer un riesgo para la seguridad, ya que contienen electrolitos inflamables y, si se dañan o se cargan incorrectamente, pueden provocar explosiones e incendios. Samsung se vio obligada a retirar los teléfonos Galaxy Note 7 tras los incendios de iones de litio,[11] y ha habido varios incidentes relacionados con las baterías de los Boeing 787.

Energía específica de la batería de iones de litio

Las baterías siempre han sido un elemento de diseño fundamental para todo, desde las herramientas de mano hasta los ordenadores y teléfonos móviles, y desde los sistemas de alimentación ininterrumpida hasta los satélites. Hace años que se investiga sobre las baterías para aumentar su densidad energética (la cantidad de energía en un tamaño y peso determinados). La necesidad de mayores densidades energéticas surgió durante el auge de los dispositivos portátiles, desde las herramientas de medición industrial hasta los teléfonos móviles. El aumento de los satélites de telecomunicaciones hizo que el peso de las baterías fuera un factor importante. Cada avance tecnológico tendía a poner las capacidades de las baterías en primer plano. Mientras los laboratorios trabajaban en la mejora de la tecnología de las baterías, las tecnologías electrónicas seguían avanzando con mayor rapidez, requiriendo cantidades cada vez mayores de energía y potencia.
Pero no fue hasta que entraron en escena los vehículos eléctricos (VE) cuando los fabricantes empezaron a considerar seriamente la importancia de las baterías para proporcionar mayor autonomía, mayor fiabilidad y menores costes. Para el mercado de los VE, el tamaño y el peso son tan importantes como la vida útil. Las baterías primarias (de un solo uso, normalmente para aplicaciones de larga duración y baja potencia) y las secundarias (recargables) han visto una innovación tras otra en su intento de proporcionar más densidad energética que nunca.

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Energía específica de la fórmula de la batería

ResumenLa demanda de baterías de iones de litio (LIB) de alta capacidad en vehículos eléctricos ha aumentado. En este estudio, la optimización para maximizar la densidad de energía específica de una celda se lleva a cabo utilizando el modelo electroquímico de la LIB y la optimización secuencial aproximada (SAO). En primer lugar, se realiza el diseño de experimentos para analizar la sensibilidad de los factores de diseño importantes para la densidad de energía específica, como los espesores del electrodo y del separador, la porosidad y el tamaño de las partículas. A continuación, se optimizan las variables de diseño de la celda para obtener la máxima densidad de energía específica mediante el método de superficie de respuesta cuadrática progresiva (PQRSM), que es una de las técnicas de SAO. Como resultado de la optimización, se optimizó la relación de espesores del electrodo y se redujo la porosidad para mantener la densidad de energía específica alta, al tiempo que se mantenía el rendimiento de la densidad de energía específica. Esto condujo a un aumento de la densidad de energía específica del 56,8% y a una reducción del fenómeno de polarización del 11,5%. La densidad de energía específica mejoró eficazmente mediante un cálculo mínimo a pesar de la no linealidad del modelo electroquímico en la optimización PQRSM.

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Batería de máxima densidad energética 2020

ResumenLa reducción del coste y el aumento de la densidad energética son dos obstáculos para la aplicación generalizada de las baterías de iones de litio en los vehículos eléctricos. Aunque el coste de las baterías de los vehículos eléctricos se ha reducido en un ~70% desde 2008 hasta 2015, el coste actual de los paquetes de baterías (268 dólares/kWh en 2015) sigue siendo >2 veces superior a los objetivos del USABC (125 dólares/kWh). Aunque se han realizado muchos avances en la química de las celdas desde que la batería de iones de litio se comercializó por primera vez en 1991, se han producido pocos avances importantes en la última década. Por tanto, la futura reducción de costes dependerá de la fabricación de las células y de una mayor aceptación en el mercado. En este artículo se analizan tres aspectos principales para la reducción de costes: (1) el control de calidad para minimizar la tasa de desechos en la fabricación de células; (2) el procesamiento y la ingeniería de electrodos novedosos para reducir el coste de procesamiento y aumentar la densidad energética y los rendimientos; y (3) el desarrollo y la optimización de materiales para baterías de iones de litio con alta densidad energética. También se aborda la cuestión del aumento de las densidades de energía y potencia de las baterías de iones de litio.

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