Li-ion bateria
Edukia
Litio ioi bateria edo litio ioi bateria litiozko bateria mota bat da
Mugikortasun elektrikorako sortzen ari diren teknologiak
Smartphoneak, ontziko kamerak, droneak, erreminta elektrikoak, moto elektrikoak, scooter-ak... litiozko bateriak nonahi daude gure eguneroko bizitzan eta erabilera asko irauli dituzte. Baina zer ekartzen dute benetan eta oraindik eboluzionatu dezakete?
Story
1970eko hamarkadan Stanley Whittingham-ek litio-ioizko bateria aurkeztu zuen. Azken honen lanari jarraipena emango dio John B. Goodenough eta Akiro Yoshinok 1986an. 1991. urtera arte ez zen Sonyk mota honetako lehen bateria merkaturatu eta iraultza teknologikoa hasi zuen. 2019an, hiru asmatzaile elkartu ziren Kimikako Nobel Saria.
Nola funtzionatzen du?
Litio-ioizko bateria benetan energia elektrikoa gordetzen eta itzultzen duten litio-ioizko hainbat zelula multzo bat da. Bateria hiru osagai nagusitan oinarritzen da: elektrodo positibo bat, katodo izenekoa, elektrodo negatiboa, anodo deritzona, eta elektrolito bat, soluzio eroalea.
Bateria deskargatzen denean, anodoak elektrolitoak igortzen ditu elektrolitoaren bidez katodora, eta horrek ioi positiboak trukatzen ditu. Mugimendua aldatzen da kargatzean.
Hori dela eta, funtzionamendu-printzipioa "berunezko" bateriaren berdina izaten jarraitzen du, hemen elektrodoen beruna eta berun oxidoa kobalto oxidoaren katodo batekin ordezkatzen direla izan ezik, lili txiki bat eta grafito anodo bat barne hartzen dituena. Era berean, azido sulfurikoak edo ur-bainuak litio-gatzen elektrolito bati bide ematen dio.
Gaur egun erabiltzen den elektrolitoa likido forman dago, baina ikerketa elektrolito solido, seguruago eta iraunkorrago batera doa.
Abantailak
Zergatik gainditu ditu litio-ioizko bateriak beste guztiak azken 20 urteotan?
Erantzuna erraza da. Bateria honek energia-dentsitate bikaina eskaintzen du eta, beraz, pisua aurrezteko errendimendu bera eskaintzen du berunarekin, nikelearekin... alderatuta.
Bateria hauek, gainera, autodeskarga nahiko baxua dute (gehienez % 10 hilean), mantentzerik gabe eta ez dute memoria efekturik.
Azkenik, bateria teknologia zaharragoak baino garestiagoak badira, litio polimeroa (Li-Po) baino merkeagoak dira eta litio fosfatoa (LiFePO4) baino eraginkorragoak izaten jarraitzen dute.
Mugak
Hala ere, litio-ioizko bateriak ez dira aproposak eta, bereziki, zelula-kalte gehiago izaten dituzte guztiz deskargatuz gero. Hori dela eta, propietateak azkarregi gal ez ditzaten, hobe da kargatzea lau bihurtu arte itxaron gabe.
Lehenik eta behin, bateriak segurtasun arrisku larriak sor ditzake. Bateria gainkargatuta dagoenean edo -5 ºC-tik behera jaisten denean, litioa elektrodo bakoitzeko dendriteen bidez solidotzen da. Anodoa eta katodoa beren dendritekin lotzen direnean, bateriak su hartu eta lehertu egin dezake. Nokia, Fujitsu-Siemens edo Samsung-ekin kasu asko jakinarazi ziren, hegazkinetan ere leherketak gertatu ziren, beraz, gaur egun debekatuta dago litio-ioizko bateria bat sotoan eramatea, eta kabinan igotzea potentzia aldetik mugatuta dago askotan (goian debekatuta dago). 160 Wh eta baimenaren menpe 100-160 Wh).
Horrela, fenomeno horri aurre egiteko, fabrikatzaileek bateriaren tenperatura neurtzeko, tentsioa erregulatzeko eta etengailu gisa jarduteko gai diren kontrol-sistemak (BMS) ezarri dituzte anomaliarik gertatuz gero. Elektrolito solidoa edo polimero-gela ere arazoa saihesteko aztertzen diren ikuspegiak dira.
Gainera, gehiegi berotzea ekiditeko, bateriaren karga moteldu egiten da azken ehuneko 20an, beraz, askotan kargatzeko denborak % 80an soilik iragartzen dira ...
Hala ere, eguneroko erabilerarako oso praktikoa den litio-ioizko bateria batek eragin handia du ingurumenean, lehenik litioa ateraz, ur geza kantitate astronomiko bat behar duena, eta gero bizitzaren amaieran birziklatuz. Hala ere, birziklapena edo berrerabilpena handitzen ari da urtetik urtera.
Zein da litio ioiaren etorkizuna?
Ikerketa gero eta gehiago mugitzen den heinean gutxiago kutsatzen duten, iraunkorragoak, fabrikatzeko merkeagoak edo seguruagoak diren teknologia alternatiboetara, litio-ioizko bateriak bere potentzialtasuna lortu al du?
Hiru hamarkadaz komertzialki funtzionatzen duen litio-ioizko bateriak ez du bere azken hitza izan, eta garapenak energia-dentsitatea, karga-abiadura edo segurtasuna hobetzen jarraitzen du. Hori ikusi dugu urteetan zehar, batez ere motordun bi gurpileko ibilgailuen alorrean, non scooter-a duela 5 urte berrogeita hamar bat kilometro baino ez zegoen, motozikleta batzuek gaur egun 200 gamako terminalak gainditzen dituzte.
Iraultzaren promesak Nawa karbono-elektrodoa, Jenax bateria tolesgarria, 105 º C-ko funtzionamendu tenperatura NGK-n bezalako legioak dira ...
Zoritxarrez, ikerketak errentagarritasunaren eta industria-beharrezkoen errealitate gogorrari aurre egiten dio askotan. Teknologia alternatiboaren garapenaren zain dagoen bitartean, batez ere denek espero duten litio-airearen zain, litio-ioiak etorkizun oparoa dauka oraindik, batez ere bi gurpil elektrikoen munduan, non pisua eta aztarna murriztea irizpide garrantzitsuak diren.
