Como todos sabemos, hoy en día vivimos en un mundo con abundantes fuentes de energía, comenzando por las energías limpias y renovables hasta las energías nucleares. Sin embargo, para utilizar estas energías existe algo que siempre ha sido clave, algo que nos permite almacenar y usar esta energía cuando nosotros lo necesitamos: la batería de litio. En este post explicaremos qué son, cómo se fabrican y para qué sirven estas útiles baterías.
Una rápida visión histórica
Stanley Whittingham fue el primero en desarrollar una batería de litio allá por los años setenta. Su batería, basada en el disulfuro de titanio, tenía una tensión de 2 voltios. Esto despertó el interés de la industria, que veía la posibilidad de utilizar estos dispositivos para sistemas sin cable, como los teléfonos móviles.
John Goodenough, quien más tarde ganaría el Premio Nobel de Química, comprendió la importancia de este descubrimiento y le dijo a Whittingham: “Si quieres hacer algo con esto, debes cambiar el cátodo”. Y fue así como Goodenough sustituyó el disulfuro de titanio por óxido de cobalto, logrando desarrollar una batería mucho más potente, con un voltaje de 4 voltios.
Pero la batería de Whittingham carecía de seguridad. El litio metálico usado en el ánodo era demasiado reactivo, y podía resultar incluso explosivo. Fue entonces cuando Akira Yoshino, ganador del premio Nobel de Química, ideó la solución: usando coque de petróleo, transformó el prototipo en un producto comercial seguro que se generalizó a partir del año 1991.
¿Qué son?
Las baterías de litio son baterías recargables que tienen iones de litio como uno de sus electrodos. Actualmente hay varias versiones que se usan en dispositivos modernos. Algunos ejemplos son las líneas NMC (una aleación de cobalto, níquel y manganeso) y LiFePO4 (con fosfato de hierro). También se han incorporado nuevos avances para mejorar la seguridad, como el uso de cátodos de óxido níquel, manganeso y cobalto (NMC)
¿Para qué se usan?
Un paso esencial para el futuro de la energía es la obtención de dispositivos recargables fiables y seguros. Las baterías de litio son ideales para esta tarea ya que ofrecen densidad energética, variadas formas de recarga y alta estabilidad. Esto significa que los dispositivos pueden permanecer funcionando por más tiempo sin necesidad de cambiar o recargar los componentes.
Los avances tecnológicos han permitido que estas baterías sean aplicadas a toda clase de productos y proyectos tecnológicos: desde herramientas inalámbricas e incluso automóviles electrónicos hasta teléfonos móviles y computadores portátiles. Las baterías de ion-litio son ligeras, duraderas y eficientes.
¿Cómo funcionan?
Como en cualquier otra batería recargable, las baterías de ion-litio tienen dos electrodos: un ánodo (negativo) y un cátodo (positivo). Los iones fluirán entre los dos cuando la batería esté recargando o funcionando. Esta es la función básica detrás del funcionamiento. Esto es posible gracias a un sistema llamado BMS (BMS – Sistema de Gestión de Batería).
El BMS coopera y comunica con el equipo para controlar la actividad total de la batería. Esto significa que puede detectar cuándo necesita ser recargada o descargada, siempre teniendo en cuenta el voltaje real y las necesidades específicas del producto.
Ventajas
- Vida útil: Las baterías LiFePO4 tienen una vida útil mucho mayor que otras baterías. Esto significa que no necesitan ser reemplazadas tan a menudo, lo que ahorra tiempo y dinero.
- Seguridad: Estas baterías son más seguras que otros tipos de baterías ya que no contienen elementos metálicos reactivos. Esto reduce el riesgo de fuego y explosiones en caso de sobrecalentamiento.
- Facilidad de recarga: Muchas baterías LiFePO4 tienen resistencia a alta temperatura y resistencia química a los vapores del aceite y los fluidos.
- Bajo mantenimiento: Las baterías LiFePO4 no requieren ningún mantenimiento específico para su buen funcionamiento.
- Posibilidad de recarga rápida: Además, estas baterías pueden recargarse mucho más rápido que otras opciones, como las NiMH o NiCd.
Desventajas
- Alto coste: Aunque depende del tipo y el fabricante, los precios de las baterías LiFePO4 son generalmente más altos que en otros tipos.
- Alta tensión: Estas baterías producen un voltaje mucho más alto que otros tipos (12,8V después de unir 4 celdas en serie o 25,6V cuando se unen 8 celdas). Esto requiere sistemas electrónicos especializados para hacer frente a tales tensiones.
Conclusiones
Las baterías LiFePO4 son sin duda un adelanto para el futuro de la energía. Se trata de un dispositivo versátil y seguro que ofrece gran cantidad de ventajas, aunque su alto coste es un inconveniente importante a considerar a la hora de tomar decisiones.
A pesar del alto precio, muchos usuarios ven el coste como una inversión. Las ventajas en materia de durabilidad, seguridad y eficiencia pueden compensar fácilmente los costes iniciales del producto.
En definitiva, la tecnología presentada nos da buenas razones para pensar que las baterías LiFePO4 serán el camino hacia la energía del futuro.
