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sábado, 18 de marzo de 2017

Que es una batería de litio de estado sólido ?





Que es una batería de litio de estado sólido ?






Definición convencional:
La batería de iones de litio, también denominada batería Li-Ion, es un dispositivo diseñado para almacenamiento de energía eléctrica que emplea como electrolito liquido una sal de litio que consigue los iones necesarios para la reacción electroquímica reversible que tiene lugar entre el cátodo y el ánodo.

Definición estado sólido:
La baterías de iones de litio diseños de estado sólido tiene el potencial de ofrecer tres veces la densidad de energía de una típica batería de iones de litio de 2011, a menos de la mitad del costo por kilovatio-hora.

Esta conformación elimina bolsas, separadores y electrolitos líquidos. Mediante la eliminación de estos, "puede conseguir alrededor del 95% de la densidad de energía teórica de los materiales activos". Las baterías de estado sólido no se recalientan o arden, como las baterías tradicionales de iones de litio. Son mucho más seguras, ya que no utilizan el electrolito líquido.
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Baterías sólidas y resistentes al calor
En las baterías de iones de litio convencionales, así como en la mayoría de otras baterías, los polos positivo y negativo —los dos electrodos— están fabricados de compuestos conductores sólidos y las cargas se mueven entre estos electrodos en un electrolito líquido o gel. Si una batería de carga de forma incorrecta (sobrecarga) o se expone demasiado tiempo al sol, el líquido o el gel pueden inflamarse o explotar. Por contra, en las baterías sólidas que se están desarrollando en laboratorios de investigación de todo el mundo, electrodos y electrolitos están hechos de un material sólido capaces de operar incluso sometidos a altas temperaturas o expuestos al aire.
Uno de los retos en el desarrollo de baterías de estado sólido consiste en conectar los electrodos y electrolitos de tal manera que las cargas pueden circular entre ellos con la menor resistencia posible. Los investigadores han desarrollado una interfase electrodo-electrolito mejorada, construyendo en el laboratorio una batería de capas —semejante a un sandwich— con una capa de compuesto que contiene granate de litio (Lithium Garnet), que actúa como un electrolito sólido entre los dos electrodos.
(Granate: son un grupo de silicatos minerales. Toda especie de granates poseen similares características físicas y formas de sus cristales, pero difieren en la composición química.
Por ejemplo: conductores iónicos de litio con estructura tipo granate de composición Li6La2SrNb2O12)
El granate de litio es uno de los materiales con la conductividad más alta conocida para los iones de litio.
Durante la producción se aseguraron de que la capa del electrolito sólido obtenido tuviera una superficie porosa. Luego, los investigadores aplicaron el material del polo negativo en una forma viscosa para que se filtre en los poros. Por último, los científicos templaron la batería a 100 grados centígrados. Con un electrolito líquido o gel nunca sería posible calentar una batería a temperaturas tan altas. Gracias al truco con los poros, los investigadores fueron capaces de ampliar significativamente el área de contacto entre el polo negativo y el electrolito sólido, que en última instancia significa que la batería se puede cargar más rápido.

Más capacidad en menos espacio
Gracias a este electrolito sólido no sólo puede operar baterías a temperaturas más altas, sino también fabricar baterías de película delgada, que incluso se pueden colocar directamente en los chips de silicio. Estas baterías de película delgada podría revolucionar el suministro de energía de los dispositivos electrónicos portátiles. El siguiente paso inmediato es la optimización de la batería, en particular en el incremento aún más allá de  la conductividad de la interfase electrodo-electrolito.




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