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Li/S, el futuro de las baterías de gadgets y coches eléctricos

Li/S, el futuro de las baterías de gadgets y coches eléctricos
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Seguro que muchos de vosotros recordáis las baterías de NiMH con todos los problemas que traían consigo como era el efecto memoria y que se descargaban, sin uso, a una tasa bastante elevada. Tras ello hemos dado pequeños saltos hacia el Litio que ofrece mejores resultados.

De hecho el futuro parece apuntar hacia esa dirección ya que científicos de la Universidad de Berkeley han mostrado un nuevo tipo de batería Li/S que es capaz de almacenar mucha más capacidad además de poder funcionar como el primer día tras 1.500 ciclos de carga y descarga.

El problema de los coches eléctricos: su autonomía

Últimamente estamos viendo un crecimiento notable en el número de automóviles híbridos en el mercado e incluso, gracias en parte a la subvención estatal, también estamos notando un aumento en el número de coches eléctricos. Sin embargo estos últimos tienen un "pequeño" gran problema y no es otro que la autonomía.

Este problema radica en cómo almacenar la energía que necesitan para funcionar y hasta el momento se estaban utilizando baterías de iones de Litio de gran capacidad. Son una aplicación de la tecnología que utilizan las baterías de nuestros gadgets actuales a una utilización de gran demanda.

Éstas baterías son capaces de ofrecer una energía específica de hasta 200 Wh/kg y si traducimos esta cifra energética a cómo un coche eléctrico de peso medio se mueve nos encontramos con una autonomía que no llega, en el mejor de los casos a 200 Km, es decir, nada de viajes largos. De hecho se estaba estudiando la posibilidad del cambio rápido de baterías por unas ya cargadas como "repostaje".

Además de ello también nos encontramos con el problema de la degradación de este tipo de baterías que llega en un doble formato, la pérdida de capacidad y potencia a ofrecer. Es por ello que para que despegue este tipo de vehículos tenemos que ver un gran salto en el tipo de baterías, además de un despliegue de puntos o sistemas de carga.

Baterías Li/S, el futuro gracias al grafeno

Si partimos de una necesidad de autonomía mayor, es decir, si no equivalente sí que se aproxime a lo que podría ser un viaje de media distancia, 400 - 480 km, sin necesidad de recargar las baterías necesitaríamos un sistema capaz de ofrecer una energía específica de entre 350 y 400 Wh/kg, que como vemos es prácticamente el doble de lo que ofrecen las baterías de ión-Litio actuales.

Para que las baterías salgan rentables y ofrecer tanto fiabilidad como durabilidad, tendríamos que exigir a las mismas la posibilidad de aguantar entre 1.000 - 1.500 ciclos de carga y descarga sin una pérdida notable de energía o capacidad.

Esquema batería

Como solución a ambos problemas de las baterías ión-litio el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley del Departmento de Energía de EE.UU. acaba de anunciar un nuevo tipo de baterías que se conocerán como Litio-sulfuro (Li/S). Tal y como comenta Elton Cairns del EETD de Berkeley Lab:

"Nuestras celdas (baterías) podrían ofrecer una opotunidad notable para el desarrollo de vehículos con cero emisiones que tengan una autonomía similar a la de vehículos gasolina".

Estas baterías disponen de un cátodo de sulfuro de óxido de grafeno, que ya apuntamos que podría ayudar a revolucionar este sector, que muestra una bajada de rendimiento muy baja por cada ciclo de carga, promete más de 1.500 ciclos de carga (0,039% de pérdida por ciclo). El grafeno se postula como un descubrimiento de la magnitud del de la rueda, la penicilina o el fuego visto el gran número de aplicaciones que estamos viendo dentro del sector tecnológico.

Las baterías Li/S son capaces de ofrece una energía específica de 500 Wh/kg durante los primeros usos y llegar hasta las 1.000 cargas ofreciendo aún más energía que baterías nuevas de ión-litio con más de 300 Wh/kg tras 1.000 ciclos de uso.

Evolución de capacidad con los ciclos de carga/descarga
Evolución de capacidad con los ciclos de carga/descarga

De momento aún se está estudiando el comportamiento de este sistema de baterías ante condiciones extremas y también se está empezando a indagar sobre cómo aumentar aún más la densidad de energía por celda, para poder llegar a crear baterías de gran tamaño, perfectas para coches eléctricos.

Más información | Berkeley Lab. En Xataka | Baterías para el coche eléctrico (presente y futuro)

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