Pro Lithium abordará el tema de los coches eléctricos e híbridos sobre las ventajas pero también las desventajas que tienen. Con el aumento de los costes de la gasolina, estos coches son cada vez más atractivos en términos de costes de funcionamiento en comparación con los diésel o los supersin plomo.
Dependiendo de las características de la batería, el coche verá reducido o aumentado su rendimiento siendo los principales criterios: peso, vida útil, autonomía y rendimiento.
Entender de qué batería estamos hablando permite diferenciar el tipo de baterías de litio pero también las ventajas y desventajas
Type batterie | Densité Energetique | Densité de puissance | Stabilité | Tolérance températures | Durée de vie | Coût | Moyenne |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| (Composant) | Kwh/Kg | Kw/Kg | Fiablité / Sécurité | Résistance Temp / Hum | Années | Kw | Performance |
| LiCoO2 - Dioxyde de Cobalt de Lithium | 8/10
| 4/10
| 4/10
| 6/10
| 4/10
| 6/10
| 5.33/10
|
| NMC - Lithium Nickel Cobalt Manganèse | 8/10
| 6/10
| 6/10
| 6/10
| 6/10
| 6/10
| 6.33/10
|
| LFP - Lithium Fer Phosphate LifePo4 | 4/10
| 8/10
| 8/10
| 8/10
| 8/10
| 8/10
| 7.33/10
|
| NCA - Lithium oxyde d\'Aluminium Nickel Cobalt | 8/10
| 6/10
| 4/10
| 6/10
| 6/10
| 4/10
| 5.66/10
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| LMO - Lithium ion oxyde de manganèse | 6/10
| 6/10
| 6/10
| 4/10
| 4/10
| 6/10
| 5.33/10
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| LTO - Titanate de Lithium Li4Ti2O12 | 4/10
| 6/10
| 8/10
| 8/10
| 8/10
| 2/10
| 6/10
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Tipo de batería Litio (química)
Pasemos ahora a las diferentes tecnologías presentes en el mercado NMC – LFP – LTO – NCA – LiCoO2 – LMO
Litio-ion y batería de litio las diferencias?!
En las baterías de iones de litio incluimos las baterías de iones de litio. Es exactamente lo mismo «Li-on=Li+«. Por otro lado, cuando el nombre mencionado es solo Litio, se trata de baterías de metal de litio. Las baterías de iones de litio son las que usamos principalmente en el mercado en 2023. El litio está presente en los iones que se mueven de negativo (-) a positivo (+) para la descarga o inversamente de + a – para la recarga del electrolito. Por lo tanto, los iones están presentes en los cátodos, el ánodo (la mayoría de las veces grafito) y en el electrolito. Los iones están presentes en el electrolito cuando pasan de un electrodo a otro.
Una batería de metal de litio tiene un ánodo de metal de litio neutro (-) con 3 protones, un núcleo y 3 electrones (-) con iones de litio entre los electrodos.
Los iones de litio utilizan y se convierten en Litio Ionizado (Li+) pasando de positivo a negativo y viceversa mientras que el litio metálico añade un ánodo (electrodo negativo) y no grafito como podemos encontrar en el Litio-Ion
Una batería de dióxido de cobalto y litio LiCoO2 (LCO/LICO) es una de las primeras baterías comercializadas que utiliza átomos ionizados con un ánodo de grafito (-) con capas superpuestas de carbono. Su corta vida útil y su carga bastante lenta la convierten en una batería menos interesante del mercado.
Su precio de costo relativamente bajo la convierte en una batería barata utilizada principalmente en teléfonos móviles.
Una vez cargado en el lado del cátodo positivo, tenemos dióxido de cobalto CoO2 y en el lado del cátodo negativo tenemos grafito de litio LIC.
La vida de la celda es de unos 800 ciclos con un voltaje de 3,6V – Densidad de energía de unos 200Wh/Kg
Las baterías LifePo4 (LFP) son baterías de litio con bajos costos de producción en comparación con la mayoría de los otros modelos que se utilizan a menudo en la industria, baterías estacionarias pero también cada vez más para automóviles de marcas como Tesla y BYD.
Estas son baterías que reemplazan fácilmente las viejas baterías de plomo.
Se sabe que las celdas LFP son robustas y no les gustan las bajas temperaturas de funcionamiento por debajo de los 15 °C. Su estabilidad térmica y el hecho de que no utiliza cobalto y níquel le otorgan un interés creciente para los usuarios de baterías de litio. Su número de ciclos de uso de más de 5000 le permite perdurar en el tiempo.
En el lado negativo, su densidad energética es aproximadamente un 15 % inferior a la media y, por lo tanto, más pesada y voluminosa.
La batería de Litio LFP LifePo4 del lado positivo del cátodo tenemos fosfato de hierro y del lado negativo del grafito de Litio (ánodo LIC).
El ciclo de vida de una celda LifePo4 (LFP) puede ser de más de 5000 ciclos de carga/descarga para un voltaje por celda de 3.2V con una densidad de energía de 100/110 Wh Kg. Su resistencia térmica puede llegar hasta los 250 °C.
Las baterías de Litio tipo NMC (Nickel Manganese Cobalt) son las baterías que siguen siendo las más extendidas para coches eléctricos en el mercado europeo.
La explotación química del ión de litio recuerda que al obtener el electrón en el átomo de litio se vuelve positivo, se ioniza. Ion positivo llamado catión y lo contrario de un ion negativo llamado anión. En el lado positivo «cátodo/Litio» tenemos Níquel, Manganeso, Cobalto de ahí su nombre NMC (inicial de sus 3 materiales)
Las células NMC son muy eficientes, de ahí su uso en vehículos eléctricos e híbridos. Sin embargo, son menos resistentes a las altas temperaturas y son más fácilmente inestables durante el uso. La densidad de energía es muy buena y el número de ciclos que se pueden lograr en la vida útil de una celda está por encima del promedio.
El lado positivo del cátodo de la batería cargado tenemos Níquel, Manganeso y Cobalto (NiMnCoO2) y el lado negativo del ánodo tenemos Grafito Litio (LIC)
El ciclo de vida de una celda NMC puede estar entre 1500 y 2000 ciclos de carga y descarga para un voltaje por celda de 3.6V y una densidad de energía de aproximadamente 200 Wh por Kg.
Las baterías de litio manganeso LiMn204 (MVO) tienen un cátodo de polo positivo hecho de manganeso y un ánodo de lado negativo hecho de grafito. Como la mayoría de las demás pilas de litio, los iones de litio no pasan de un electrodo al otro a través de la membrana de separación. Su estabilidad térmica le permite recargarse rápidamente con una descarga que puede ser rápida (Ah) y permanecer estable (ideal para un uso de alta intensidad).
Su limitada vida útil es su principal inconveniente.
Les batteries de Manganèse une fois chargées côté positif (cathode) on y trouve du Manganèse (Mn204) et côté négatif (anode) du graphite de lithium (LIC)
El ciclo de la celda de litio LiMn204 (MVO) es de aproximadamente 600 entre cargas y descargas para una celda de 3,6 V con una densidad de energía de al menos 140 Wh por Kg. Las celdas pueden soportar hasta una temperatura de 250°C, que es bastante alta.
Las baterías de litio NCA, níquel, cobalto y óxido de aluminio, también llamadas LiNiCoAIO2, no son baratas y son sensibles a las altas temperaturas, lo que requiere una carga y descarga lentas durante una vida útil limitada.
Su muy buena densidad energética la convierte en una ventaja para su uso.
La batería cargada en el lado positivo del cátodo se encuentra con óxido de aluminio, níquel y cobalto mientras que en el lado negativo del ánodo encontramos grafito de litio (LIC).
El ciclo de vida de una celda de Litio NCA es de alrededor de 500 ciclos incluyendo cargas y descargas para un voltaje de celda de 3.6V con una alta densidad de energía de 280 Wh por Kg.
Las celdas de litio NCA pueden soportar temperaturas de hasta 150 grados.
Las baterías de litio LTO (titanato de litio) Li4Ti2012 no están hechas de grafito en el lado del ánodo (negativo), lo que mejora la seguridad contra incendios y el riesgo de que se inicie un incendio. Al no tener grafito, el rendimiento aumenta unas 10 veces la velocidad de la carga.
Al no formarse una capa SEI en el ánodo, su vida útil aumenta porque la capa SEI en las baterías de iones de litio tiene el efecto de obstruir el ánodo y reducir el paso de los iones de litio.
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Por lo tanto, se pueden utilizar sustitutos de iones de litio, lo que permite cambiar considerablemente las características de las celdas, como es posible encontrar en el mercado MVO o NMC son buenos ejemplos.
Las baterías LMP – Litio Metal Polímero son baterías que tienen el electrolito en forma de gel para mejorar la resistencia a golpes y vibraciones pero limitando las baterías de Litio a unos 300 ciclos de carga/descarga.
La batería funciona a una temperatura ambiente de al menos 60 °C a 80 °C para mantener su vida útil y un funcionamiento adecuado. Rápidamente abandonado por fabricantes de automóviles como Autolib, que requería que los automóviles estuvieran constantemente enchufados para mantener la temperatura de la batería.