Hemos cubierto las baterías de grafeno que utilizan nanotecnología para permitir que las baterías de iones de litio se recarguen en minutos en lugar de horas. El futuro parece prometedor, y eso abarca tanto las baterías para herramientas como las baterías para uso en IOT y también las soluciones de energía para vehículos eléctricos. Si bien el grafeno aún está madurando, queríamos tomarnos un tiempo para hablar sobre algunos de los últimos avances tecnológicos en baterías de iones de litio que se están produciendo en este momento.
Nuevos paquetes de baterías
Han surgido nuevos paquetes de baterías de iones de litio de empresas como Milwaukee, DeWalt, Hitachi, Bosch, Makita y otras. Esta lista representa algunos de los avances tecnológicos más avanzados en baterías de iones de litio realizados en los últimos años:
La mayoría de los avances en los paquetes de baterías tienen que ver con el uso de nuevas celdas de batería o con el uso de múltiples voltajes. Milwaukee, Metabo y Bosch pertenecen al primero. DeWalt e Hitachi, este último. Makita figura en la lista simplemente porque optaron por mantener la compatibilidad con versiones anteriores mediante el uso de dos baterías paralelas en su plataforma 18V X2 LXT.
Celdas de batería de iones de litio Tabless 4680
En el Día de la Batería de Tesla vimos el anuncio de una nueva celda de batería 4680 sin mesa. Ofrece 6 veces la potencia y 5 veces la energía de una celda 2170. También ofrece un 16% más de autonomía en vehículos eléctricos como los producidos por Tesla. Sólo el factor de forma de esta celda da como resultado una reducción del 14% en dólares por kilovatio-hora.
Con estas celdas de batería, los materiales activos se recubren en películas como lo haría con cualquier batería. Sin embargo, obtienes un proceso de bobinado dramáticamente acelerado para estas celdas porque no necesitas detenerte para la pestaña. Luego ensamblaron el “jellyroll” en la lata donde se agrega el electrolito y se termina todo.
La nueva batería 4680 sin mesa no sólo produce una celda más grande. También aumenta la capacidad de producción de estas celdas y permite una carga y descarga más rápida. Esto ocurre porque el diseño sin mesa acorta drásticamente la distancia que los electrones necesitan viajar.
La otra cosa a tener en cuenta es que estas nuevas baterías sin mesa utilizan silicio «Tesla» para el diseño del ánodo. Esto produce un diseño altamente efectivo pero extremadamente económico con hasta un 20% de extensión de alcance para las celdas. En el lado del cátodo, Tesla está trabajando en el uso de concentraciones más altas de níquel sin cobalto para algunas celdas.
¿Veremos alguna vez estas baterías en herramientas eléctricas? Quién sabe, ¡pero eso espero! Puede obtener mucha más información sobre estas baterías viendo la presentación del Día de la Batería de Tesla aquí.
Vorbeck y el investigador Ilhan Aksay de la Universidad de Princeton, [DOE] ha demostrado que pequeñas cantidades de grafeno en las baterías (una lámina ultrafina de átomos de carbono) pueden mejorar drásticamente la potencia y la estabilidad del ciclo de las baterías de iones de litio y mantener una alta capacidad de almacenamiento. Combinado con el trabajo de Georgia Tech sobre nanotecnología de autoensamblaje, el trabajo pionero podría conducir al desarrollo de baterías basadas en grafeno que tienen dos ventajas principales:
- Pueden almacenar mayores cantidades de energía en un paquete del mismo tamaño y
- pueden recargarse mucho más rápidamente.
El grafeno permite que se transfieran más iones entre el cátodo y el ánodo, lo que reduce el tiempo de carga. Pero hay un problema: aunque el grafeno mejora la eficiencia, aumenta la longitud del camino que deben recorrer los iones. Esto ha impedido mejoras en las baterías basadas en grafeno, pero una nueva investigación puede tener una solución.
Ars Technica informó recientemente que los científicos pueden utilizar el magnetismo para alinear el grafeno y enderezar los caminos seguidos por los iones. Recubrieron las escamas de grafeno, que de otro modo no serían magnéticas, con nanopartículas de óxido de hierro e introdujeron un campo magnético. En consecuencia, la “tortuosidad de los caminos a través del electrodo disminuyó en un factor de cuatro” en comparación con el grupo de control. Eso representa más que una simple coincidencia o un promedio.
Baterías de estado sólido
Recientemente, el inventor de la batería de iones de litio descubrió una tecnología de baterías de estado sólido que podría reemplazar a las de iones de litio. ¿Con qué, preguntas? Con un recurso mucho más disponible: ¡el sodio! John Goodenough es ese inventor, y nuestro artículo mencionado anteriormente ofrece un adelanto de lo que podría ser el próximo formato de batería dominante.
Baterías autorreparadoras
Una de las tecnologías más impresionantes surgió con un informe sobre baterías de iones de litio autorreparables. Con las baterías, el daño se acumula con el tiempo. Como resultado, la eficiencia de las baterías se degrada y provoca una eventual falla. Las baterías autorreparables prometen extender la vida útil de estas celdas y paquetes más allá de lo esperado.
Baterías de iones de litio de tamaño nanométrico
También nos llamó la atención el desarrollo de baterías de iones de litio de tamaño nanométrico. Con esto, estamos buscando la miniaturización de componentes y tecnología. Si bien estos no prometen niveles de potencia de herramientas eléctricas, eso deja muchas oportunidades para la electrónica que aún ni siquiera imaginamos.
Se podría decir que es atractivo
¿Qué quiere decir esto? Bueno, si es reproducible a escala, podríamos experimentar otra ola de mejora en las baterías de iones de litio. Son tiempos fascinantes. Lo mantendremos informado sobre nuevos desarrollos a medida que los descubramos. Esperamos que haya disfrutado leyendo sobre los últimos avances en baterías de iones de litio. Si es un profesional y tiene algún consejo sobre baterías de iones de litio, agréguelo en los comentarios a continuación.