El frío extremo es uno de los peores enemigos de las baterías. Lo es debido a que ralentiza los procesos electroquímicos que hacen posible el desplazamiento de los iones de litio entre los electrodos y a través del electrolito. Cuando la temperatura cae aumenta la resistencia interna de la batería, lo que en la práctica provoca que entregue menos potencia, e, incluso, que una parte de la energía almacenada deje de estar disponible temporalmente.
Los usuarios solemos percibir este comportamiento como un descenso muy marcado de la autonomía. Los fabricantes de baterías llevan muchos años lidiando con este problema debido a que algunos de los dispositivos que las utilizan, como, por ejemplo, los coches eléctricos, pueden estar expuestos a temperaturas muy bajas. Y en ese escenario el fallo no es una opción para los usuarios.
Actualmente los mayores fabricantes de baterías para coches eléctricos son dos empresas chinas, según el último informe de SNE Research: CATL, con una cuota de mercado global del 39,2%, y BYD, con una cuota del 16,4%. Tras ellas aparece la surcoreana LG Energy Solution con un 9,2%, y en las siguientes posiciones de nuevo dos compañías chinas: CALB, con un 5,3%, y Gotion High-Tech, con un 4,5%. Es evidente que a China le interesa mejorar las prestaciones de sus baterías para mantener su liderazgo. Y ha logrado resolver el problema del frío extremo.
Unas cifras extraordinarias a -50 ºC
Un equipo de investigadores de la Universidad de Nankai (China) ha hecho un descubrimiento extraordinario: la solución a la exposición de las baterías a las bajas temperaturas reside en reemplazar el oxígeno del electrolito por flúor. No obstante, parece algo más sencillo de lo que realmente es. Su estrategia consiste en usar una molécula que contenga flúor y que permita a los iones de litio desplazarse a través del electrolito con mucha más facilidad cuando la temperatura es muy baja.
En Xataka
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En las baterías convencionales las moléculas del electrolito se aferran con fuerza a los iones de litio y dificultan su desplazamiento a bajas temperaturas. Por este motivo estos científicos chinos han desarrollado un nuevo electrolito en el que esa unión es más débil. Esta propiedad es la que permite a los iones moverse con libertad a temperaturas muy bajas, y, en última instancia, la que evita que la autonomía de la batería se degrade en estas condiciones de uso. Sea como sea, las cifras que han obtenido estos investigadores son impresionantes.
Por el momento estas baterías de litio-metal son experimentales
En el artículo que han publicado en Nature exponen que las células que han desarrollado superan los 700 Wh/kg a temperatura ambiente y rondan los 400 Wh/kg a −50 °C. Es un rendimiento impresionante. No obstante, esto no es todo. A -70 ºC continúan funcionando correctamente y mantienen una capacidad notable, aunque su rendimiento a esta última temperatura decae. Pintan de maravilla, no cabe duda, pero no debemos pasar por alto que por el momento estas baterías de litio-metal son experimentales.
Estos científicos chinos han recurrido a unas condiciones muy favorables para optimizar el rendimiento de sus baterías: una cantidad muy pequeña de electrolito y ánodos de litio muy finos. Todavía están lejos de tener una solución comercial basada en esta tecnología, pero cuando llegue, si finalmente llega, será una muy buena noticia no solo para los coches eléctricos; también lo será para los drones, los satélites, las aeronaves y algunos sistemas aeroespaciales en los que es esencial combinar mucha energía específica y funcionamiento óptimo a temperaturas extremas.
Imagen | BYD
Vía | Les Numeriques
Más información | Nature
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La noticia
China ha logrado lo que parecía imposible: una batería capaz de seguir funcionando incluso a -70 ºC
fue publicada originalmente en
Xataka
por
Laura López
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China ha logrado lo que parecía imposible: una batería capaz de seguir funcionando incluso a -70 ºC
La solución a la exposición a las bajas temperaturas reside en reemplazar el oxígeno del electrolito por flúor
Estas baterías experimentales superan los 700 Wh/kg a temperatura ambiente y rondan los 400 Wh/kg a −50 °C
El frío extremo es uno de los peores enemigos de las baterías. Lo es debido a que ralentiza los procesos electroquímicos que hacen posible el desplazamiento de los iones de litio entre los electrodos y a través del electrolito. Cuando la temperatura cae aumenta la resistencia interna de la batería, lo que en la práctica provoca que entregue menos potencia, e, incluso, que una parte de la energía almacenada deje de estar disponible temporalmente.
Los usuarios solemos percibir este comportamiento como un descenso muy marcado de la autonomía. Los fabricantes de baterías llevan muchos años lidiando con este problema debido a que algunos de los dispositivos que las utilizan, como, por ejemplo, los coches eléctricos, pueden estar expuestos a temperaturas muy bajas. Y en ese escenario el fallo no es una opción para los usuarios.
Actualmente los mayores fabricantes de baterías para coches eléctricos son dos empresas chinas, según el último informe de SNE Research: CATL, con una cuota de mercado global del 39,2%, y BYD, con una cuota del 16,4%. Tras ellas aparece la surcoreana LG Energy Solution con un 9,2%, y en las siguientes posiciones de nuevo dos compañías chinas: CALB, con un 5,3%, y Gotion High-Tech, con un 4,5%. Es evidente que a China le interesa mejorar las prestaciones de sus baterías para mantener su liderazgo. Y ha logrado resolver el problema del frío extremo.
Unas cifras extraordinarias a -50 ºC
Un equipo de investigadores de la Universidad de Nankai (China) ha hecho un descubrimiento extraordinario: la solución a la exposición de las baterías a las bajas temperaturas reside en reemplazar el oxígeno del electrolito por flúor. No obstante, parece algo más sencillo de lo que realmente es. Su estrategia consiste en usar una molécula que contenga flúor y que permita a los iones de litio desplazarse a través del electrolito con mucha más facilidad cuando la temperatura es muy baja.
En las baterías convencionales las moléculas del electrolito se aferran con fuerza a los iones de litio y dificultan su desplazamiento a bajas temperaturas. Por este motivo estos científicos chinos han desarrollado un nuevo electrolito en el que esa unión es más débil. Esta propiedad es la que permite a los iones moverse con libertad a temperaturas muy bajas, y, en última instancia, la que evita que la autonomía de la batería se degrade en estas condiciones de uso. Sea como sea, las cifras que han obtenido estos investigadores son impresionantes.
Por el momento estas baterías de litio-metal son experimentales
En el artículo que han publicado en Nature exponen que las células que han desarrollado superan los 700 Wh/kg a temperatura ambiente y rondan los 400 Wh/kg a −50 °C. Es un rendimiento impresionante. No obstante, esto no es todo. A -70 ºC continúan funcionando correctamente y mantienen una capacidad notable, aunque su rendimiento a esta última temperatura decae. Pintan de maravilla, no cabe duda, pero no debemos pasar por alto que por el momento estas baterías de litio-metal son experimentales.
Estos científicos chinos han recurrido a unas condiciones muy favorables para optimizar el rendimiento de sus baterías: una cantidad muy pequeña de electrolito y ánodos de litio muy finos. Todavía están lejos de tener una solución comercial basada en esta tecnología, pero cuando llegue, si finalmente llega, será una muy buena noticia no solo para los coches eléctricos; también lo será para los drones, los satélites, las aeronaves y algunos sistemas aeroespaciales en los que es esencial combinar mucha energía específica y funcionamiento óptimo a temperaturas extremas.
