{"id":25036,"date":"2021-10-20T16:49:02","date_gmt":"2021-10-20T16:49:02","guid":{"rendered":"https:\/\/www.takomabattery.com\/?p=25036"},"modified":"2023-12-06T08:22:22","modified_gmt":"2023-12-06T08:22:22","slug":"will-we-run-out-of-lithium-the-future-of-li-ion-cell","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.takomabattery.com\/es\/will-we-run-out-of-lithium-the-future-of-li-ion-cell\/","title":{"rendered":"\u00bfSe acabar\u00e1 el litio? El futuro de las pilas de iones de litio"},"content":{"rendered":"<div data-elementor-type=\"wp-post\" data-elementor-id=\"25036\" class=\"elementor elementor-25036\" data-elementor-post-type=\"post\">\n\t\t\t\t\t\t<section class=\"elementor-section elementor-top-section elementor-element elementor-element-b596786 elementor-section-boxed elementor-section-height-default elementor-section-height-default\" data-id=\"b596786\" data-element_type=\"section\" data-e-type=\"section\">\n\t\t\t\t\t\t<div class=\"elementor-container elementor-column-gap-default\">\n\t\t\t\t\t<div class=\"elementor-column elementor-col-100 elementor-top-column elementor-element elementor-element-f8d242b\" data-id=\"f8d242b\" data-element_type=\"column\" data-e-type=\"column\">\n\t\t\t<div class=\"elementor-widget-wrap\">\n\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t<section class=\"elementor-section elementor-top-section elementor-element elementor-element-cd5c462 elementor-section-boxed elementor-section-height-default elementor-section-height-default\" data-id=\"cd5c462\" data-element_type=\"section\" data-e-type=\"section\">\n\t\t\t\t\t\t<div class=\"elementor-container elementor-column-gap-default\">\n\t\t\t\t\t<div class=\"elementor-column elementor-col-100 elementor-top-column elementor-element elementor-element-9302b95\" data-id=\"9302b95\" data-element_type=\"column\" data-e-type=\"column\">\n\t\t\t<div class=\"elementor-widget-wrap elementor-element-populated\">\n\t\t\t\t\t\t<div class=\"elementor-element elementor-element-9228bd9 elementor-widget elementor-widget-heading\" data-id=\"9228bd9\" data-element_type=\"widget\" data-e-type=\"widget\" data-widget_type=\"heading.default\">\n\t\t\t\t<div class=\"elementor-widget-container\">\n\t\t\t\t\t<h1 class=\"elementor-heading-title elementor-size-default\">\u00bfSe acabar\u00e1 el litio? El futuro de las pilas de iones de litio <\/h1>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t<section class=\"elementor-section elementor-top-section elementor-element elementor-element-c121770 elementor-section-boxed elementor-section-height-default elementor-section-height-default\" data-id=\"c121770\" data-element_type=\"section\" data-e-type=\"section\">\n\t\t\t\t\t\t<div class=\"elementor-container elementor-column-gap-default\">\n\t\t\t\t\t<div class=\"elementor-column elementor-col-100 elementor-top-column elementor-element elementor-element-feaecc2\" data-id=\"feaecc2\" data-element_type=\"column\" data-e-type=\"column\">\n\t\t\t<div class=\"elementor-widget-wrap elementor-element-populated\">\n\t\t\t\t\t\t<div class=\"elementor-element elementor-element-c58c05f elementor-widget elementor-widget-text-editor\" data-id=\"c58c05f\" data-element_type=\"widget\" data-e-type=\"widget\" data-widget_type=\"text-editor.default\">\n\t\t\t\t<div class=\"elementor-widget-container\">\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t<div style=\"padding-left: 2.2em; padding-right: 2.2em; line-height: 40px;\"><p>En 1973, el qu\u00edmico brit\u00e1nico Whittingham utiliz\u00f3 disulfuro de titanio con estructura en capas como c\u00e1todo, con metal de litio como \u00e1nodo ensamblado en una bater\u00eda, el desarrollo de la contempor\u00e1nea <strong>c\u00e9lula i\u00f3nica li<\/strong> a partir de esto.<\/p><p>A continuaci\u00f3n, Akira Yoshino aplic\u00f3 una capa de grafito al \u00e1nodo, lo que puso a la moderna pila de iones de litio en la senda del uso comercial generalizado.<\/p><p>El Premio Nobel de Qu\u00edmica 2019 ha sido concedido a Whittingham, Goodenough y Akira Yoshino por su invenci\u00f3n de materiales an\u00f3dicos y cat\u00f3dicos estratificados, similares a la espinela, que han contribuido al \u00e9xito de la c\u00e9lula i\u00f3nica li.<\/p><div style=\"border: 2px solid #ccc;\"><ol style=\"padding-left: 2.2em; line-height: 40px;\"><li><a href=\"#The_structure_of_li_ion_cell_is_similar_to_Hamburg\">La estructura de la c\u00e9lula i\u00f3nica li es similar a la de Hamburgo<\/a><\/li><li><a href=\"#Cathode_materials_for_li_ion_cell_a_contradiction_between_safety_cost_and_capacity\">Materiales cat\u00f3dicos para pilas de iones de litio: contradicci\u00f3n entre seguridad, coste y capacidad<\/a><br \/><ol style=\"counter-reset: item;\"><li><a href=\"#Existing_cathode_raw_material_ternary\">Materia prima cat\u00f3dica existente : ternario<\/a><\/li><li><a href=\"#Existing_cathode_raw_material_lithium_iron_phosphate\">Materia prima cat\u00f3dica existente : fosfato de hierro y litio<\/a><\/li><li><a href=\"#Future_available_cathode_raw_material_for_li_ion_cell_sulfur\">Futura materia prima cat\u00f3dica disponible para la pila de iones de litio: azufre<\/a><\/li><\/ol><\/li><li><a href=\"#Anode_material_for_li_ion_cell\">Material de \u00e1nodo para c\u00e9lula de iones de litio<\/a><br \/><ol style=\"counter-reset: item;\"><li><a href=\"#The_anode_material_determines_the_charging_method_and_capacity_of_li_ion_cell\">El material del \u00e1nodo determina el m\u00e9todo de carga y la capacidad de la pila li i\u00f3nica<\/a><\/li><li><a href=\"#Future_available_anode_material_for_li_ion_cell_graphene\">Futuro material disponible para el \u00e1nodo de la pila de iones de litio: el grafeno<\/a><\/li><li><a href=\"#Future_available_anode_material_for_li_ion_cell_lithium_metal\">Futuro material disponible para el \u00e1nodo de la pila de iones de litio: metal de litio<\/a><\/li><\/ol><\/li><li><a href=\"#Solid_electrolytekey_to_lithium_anode_revival\">Electrolito s\u00f3lido: clave del renacimiento del \u00e1nodo de litio<\/a><br \/><ol style=\"counter-reset: item;\"><li><a href=\"#Liquid_electrolytes_are_the_norm_for_li_ion_cell\">Los electrolitos l\u00edquidos son la norma para las pilas li i\u00f3nicas<\/a><\/li><li><a href=\"#Solid_electrolytes_are_more_difficult_to_apply\">Los electrolitos s\u00f3lidos son m\u00e1s dif\u00edciles de aplicar<\/a><\/li><\/ol><\/li><li><a href=\"#Next_Generation_li_ion_cell_and_materials\">Pr\u00f3xima generaci\u00f3n de pilas de iones de litio y materiales<\/a><\/li><\/ol><\/div><h2 id=\"The_structure_of_li_ion_cell_is_similar_to_Hamburg\">La estructura de la c\u00e9lula i\u00f3nica li es similar a la de Hamburgo<\/h2><p>El \u00e1nodo utiliza materiales de carbono, como el coque de petr\u00f3leo, el c\u00e1todo utiliza materiales en capas, como sales met\u00e1licas, intermedios para el electrolito de iones li y el diafragma, es la forma principal de la c\u00e9lula de iones li, estructura similar a Hamburgo:<\/p><p>El \u00e1nodo y el c\u00e1todo son como dos rebanadas de pan, con el pollo entre ellas actuando como un electrolito que conduce li iones y una membrana que bloquea los electrones.<\/p><p>La energ\u00eda almacenada en una pila de iones de litio viene determinada principalmente por la cantidad de iones de litio que pueden almacenar los materiales del c\u00e1todo y del \u00e1nodo.<\/p><p>Los iones de litio deben incrustarse en materiales estratificados para su almacenamiento, lo que ocupar\u00e1 una gran cantidad de masa y volumen en la c\u00e9lula, con la consiguiente baja densidad energ\u00e9tica de \u00e9sta.<\/p><p>Imaginemos un edificio en el que el esqueleto de hormig\u00f3n armado es como el material de soporte en capas del polo c\u00e1todo\/\u00e1nodo. Aunque el hormig\u00f3n armado ocupa la mayor parte del espacio y del peso del edificio, son los trabajadores quienes realmente contribuyen a la empresa.<\/p><p>Las personas que trabajan aqu\u00ed son li iones. Adem\u00e1s, cuanto m\u00e1s espacio ocupe cada trabajador, menos personas cabr\u00e1n en el edificio y menor ser\u00e1 la rentabilidad global de la empresa si cada trabajador es igual de productivo.<\/p><h2 id=\"Cathode_materials_for_li_ion_cell_a_contradiction_between_safety_cost_and_capacity\">Materiales cat\u00f3dicos para pilas de iones de litio: contradicci\u00f3n entre seguridad, coste y capacidad<\/h2><p>La pila de iones de litio es \u00fatil, pero su capacidad limitada y su lenta velocidad de carga no han conseguido mantener el ritmo de la creciente demanda de <a href=\"https:\/\/www.takomabattery.com\/es\/how-do-you-measure-battery-capacity-why-would-it-decay\/\"><span style=\"text-decoration: underline;\"><span style=\"color: #333399; text-decoration: underline;\">capacidad de la bater\u00eda<\/span><\/span><\/a> y poder en la actual era de la informaci\u00f3n electr\u00f3nica.<\/p><p>La densidad energ\u00e9tica de una pila de iones de litio es de unos 300 Wh\/kg. Es decir, 3,3 kg de pila de iones de litio pueden transportar un grado de electricidad. En cambio, la densidad energ\u00e9tica de la gasolina es de unos 13.000 Wh\/kg, m\u00e1s de 40 veces la de la pila de iones de litio.<\/p><p><img fetchpriority=\"high\" decoding=\"async\" class=\"aligncenter wp-image-25065 size-full\" src=\"https:\/\/www.takomabattery.com\/wp-content\/uploads\/2021\/10\/li-ion-cell-is-useful-but-their-limited-capacity-and-slow-charging-speed-have-failed-to-keep-up-with-the-growing-demand.jpg\" alt=\"a pila de iones de litio es \u00fatil, pero su capacidad limitada y su lenta velocidad de carga no han conseguido satisfacer la creciente demanda\" width=\"1080\" height=\"608\" srcset=\"https:\/\/www.takomabattery.com\/wp-content\/uploads\/2021\/10\/li-ion-cell-is-useful-but-their-limited-capacity-and-slow-charging-speed-have-failed-to-keep-up-with-the-growing-demand.jpg 1080w, https:\/\/www.takomabattery.com\/wp-content\/uploads\/2021\/10\/li-ion-cell-is-useful-but-their-limited-capacity-and-slow-charging-speed-have-failed-to-keep-up-with-the-growing-demand-300x169.jpg 300w, https:\/\/www.takomabattery.com\/wp-content\/uploads\/2021\/10\/li-ion-cell-is-useful-but-their-limited-capacity-and-slow-charging-speed-have-failed-to-keep-up-with-the-growing-demand-1024x576.jpg 1024w, https:\/\/www.takomabattery.com\/wp-content\/uploads\/2021\/10\/li-ion-cell-is-useful-but-their-limited-capacity-and-slow-charging-speed-have-failed-to-keep-up-with-the-growing-demand-768x432.jpg 768w, https:\/\/www.takomabattery.com\/wp-content\/uploads\/2021\/10\/li-ion-cell-is-useful-but-their-limited-capacity-and-slow-charging-speed-have-failed-to-keep-up-with-the-growing-demand-600x338.jpg 600w\" sizes=\"(max-width: 1080px) 100vw, 1080px\" \/><\/p><p>Incluso teniendo en cuenta la eficiencia t\u00e9rmica inferior a 40% del motor de combusti\u00f3n interna de un autom\u00f3vil, sigue habiendo una gran diferencia en la resistencia de los veh\u00edculos el\u00e9ctricos respecto a los de combustible.<\/p><p>En los \u00faltimos a\u00f1os, reducir el coste, aumentar la seguridad e incrementar la capacidad son los principales objetivos del desarrollo comercial de materiales cat\u00f3dicos.<\/p><p>Como ya se ha mencionado, el material del c\u00e1todo puede considerarse como un edificio que contiene iones li, que s\u00f3lo pueden almacenar energ\u00eda, mientras que el material del armaz\u00f3n de capas s\u00f3lo proporciona soporte.<\/p><p>Por tanto, en teor\u00eda, desde la perspectiva de la reducci\u00f3n de costes, por un lado, el costoso armaz\u00f3n estratificado puede sustituirse por materiales de bajo coste, igual que la casa de m\u00e1rmol puro se sustituye por hormig\u00f3n; por otro, considerar la posibilidad de empaquetar m\u00e1s li iones por unidad de volumen de material, como convertir una oficina independiente en un cub\u00edculo.<\/p><h4 id=\"Existing_cathode_raw_material_ternary\">Materia prima cat\u00f3dica existente : ternario<\/h4><p>Entre los materiales cat\u00f3dicos existentes, el cobalto tiene un precio m\u00e1s alto y una capacidad menor, por lo que se est\u00e1n desarrollando gradualmente materiales cat\u00f3dicos hechos de \u00f3xidos de manganeso y n\u00edquel con un coste m\u00e1s bajo y una mayor capacidad.<\/p><p>Por ejemplo, el material cat\u00f3dico ternario (NCM), ampliamente utilizado en la actualidad, es una especie de sal de litio (LINI1-X-YCoxMnyo2) compuesta de \u00f3xidos de n\u00edquel, cobalto y manganeso, que consigue el efecto de llenar m\u00e1s iones li en un marco de bajo coste.<\/p><p>Sin embargo, <a href=\"https:\/\/www.takomabattery.com\/es\/what-is-ternary-lithium-battery\/\"><span style=\"text-decoration: underline;\"><span style=\"color: #333399; text-decoration: underline;\">bater\u00eda ternaria de litio<\/span><\/span><\/a> se ha enfrentado a problemas de seguridad en los \u00faltimos a\u00f1os. La raz\u00f3n es que el n\u00edquel es f\u00e1cil de producir cambios de valencia durante la carga de la bater\u00eda, lo que conduce a la precipitaci\u00f3n de \u00e1tomos de ox\u00edgeno. Los \u00e1tomos de ox\u00edgeno, fuertemente oxidantes, reaccionan violentamente con el electrolito org\u00e1nico y provocan la combusti\u00f3n\/explosi\u00f3n de la pila.<\/p><p><img decoding=\"async\" class=\"aligncenter wp-image-25081 size-full\" src=\"https:\/\/www.takomabattery.com\/wp-content\/uploads\/2021\/10\/Existing-cathode-raw-material-for-li-ion-cell-ternary.jpg\" alt=\"Materia prima cat\u00f3dica existente para la pila ternaria de iones li\" width=\"1000\" height=\"575\" srcset=\"https:\/\/www.takomabattery.com\/wp-content\/uploads\/2021\/10\/Existing-cathode-raw-material-for-li-ion-cell-ternary.jpg 1000w, https:\/\/www.takomabattery.com\/wp-content\/uploads\/2021\/10\/Existing-cathode-raw-material-for-li-ion-cell-ternary-300x173.jpg 300w, https:\/\/www.takomabattery.com\/wp-content\/uploads\/2021\/10\/Existing-cathode-raw-material-for-li-ion-cell-ternary-768x442.jpg 768w, https:\/\/www.takomabattery.com\/wp-content\/uploads\/2021\/10\/Existing-cathode-raw-material-for-li-ion-cell-ternary-600x345.jpg 600w\" sizes=\"(max-width: 1000px) 100vw, 1000px\" \/><\/p><h4 id=\"Existing_cathode_raw_material_lithium_iron_phosphate\">Materia prima cat\u00f3dica existente : fosfato de hierro y litio<\/h4><p>Si la seguridad es el principal punto de partida, el material cat\u00f3dico m\u00e1s maduro y fiable en la actualidad es el fosfato de hierro y litio. El fosfato de hierro y litio ha cambiado la gran estructura de suelo plano del edificio original por una estructura especial de olivino.<\/p><p>Las estructuras de olivino pueden ser an\u00e1logas a a\u00f1adir soporte estructural adicional a una gran capa plana para almacenar iones li en \"celdas\" separadas. Gracias al soporte suficiente alrededor de cada habitaci\u00f3n individual, la bater\u00eda no es propensa al colapso del suelo durante su uso, lo que mejora enormemente la seguridad de la c\u00e9lula.<\/p><p>Sin embargo, el problema es que, debido a que los iones de litio \"yacen planos\" en un entorno demasiado \"c\u00f3modo\", la resistencia del proceso de liberaci\u00f3n embebida de los iones de litio es alta, y la potencia de la bater\u00eda es baja.<\/p><p>Especialmente en un entorno de baja temperatura, el litio entra y sale con extrema lentitud, la capacidad de la bater\u00eda puede incluso decaer a menos de 50%, en zonas fr\u00edas extremadamente poco amigables para su uso. Adem\u00e1s, la estructura de un solo compartimiento reduce a\u00fan m\u00e1s la densidad de energ\u00eda de la c\u00e9lula de iones de litio.<\/p><p>El peso molecular del marco de fosfato de hierro (FePO4) es de 150,8 g\/mol, y el ion de litio es de s\u00f3lo 7 g\/mol. En otras palabras, s\u00f3lo 4% del peso del fosfato de hierro de litio es el ion de litio que puede proporcionar la capacidad de la bater\u00eda, y la mayor parte del peso est\u00e1 ocupado por el fosfato de hierro de soporte.<\/p><p>Como ya se ha mencionado, es dif\u00edcil mejorar realmente la capacidad de los materiales cat\u00f3dicos sin abandonar la idea de \"incrustar iones li en la intercapa\/red\".<\/p><h4 id=\"Future_available_cathode_raw_material_for_li_ion_cell_sulfur\">Futura materia prima cat\u00f3dica disponible para la pila de iones de litio: azufre<\/h4><p><img decoding=\"async\" class=\"aligncenter wp-image-25084 size-full\" src=\"https:\/\/www.takomabattery.com\/wp-content\/uploads\/2021\/10\/Future-available-cathode-raw-material-for-li-ion-cell-sulfur.jpg\" alt=\"Futura materia prima cat\u00f3dica disponible para el azufre de las pilas de iones de litio\" width=\"1000\" height=\"616\" srcset=\"https:\/\/www.takomabattery.com\/wp-content\/uploads\/2021\/10\/Future-available-cathode-raw-material-for-li-ion-cell-sulfur.jpg 1000w, https:\/\/www.takomabattery.com\/wp-content\/uploads\/2021\/10\/Future-available-cathode-raw-material-for-li-ion-cell-sulfur-300x185.jpg 300w, https:\/\/www.takomabattery.com\/wp-content\/uploads\/2021\/10\/Future-available-cathode-raw-material-for-li-ion-cell-sulfur-768x473.jpg 768w, https:\/\/www.takomabattery.com\/wp-content\/uploads\/2021\/10\/Future-available-cathode-raw-material-for-li-ion-cell-sulfur-600x370.jpg 600w\" sizes=\"(max-width: 1000px) 100vw, 1000px\" \/><\/p><p>En los \u00faltimos a\u00f1os, se han propuesto gradualmente materiales cat\u00f3dicos basados en la reacci\u00f3n qu\u00edmica del litio, cuyo representante t\u00edpico es el azufre (S). A diferencia del li, el azufre puede formar un compuesto Li2S con el litio, lo que significa que cada \u00e1tomo de azufre con un peso at\u00f3mico de 32 puede enlazarse con dos iones de litio.<\/p><p>La capacidad del azufre puede multiplicarse por 10 en comparaci\u00f3n con los metales li existentes, por lo que se considera un prometedor material cat\u00f3dico de nueva generaci\u00f3n.<\/p><p>En la actualidad, existen productos comerciales relacionados a peque\u00f1a escala en todo el mundo, y se cree que sustituir\u00e1n gradualmente a los materiales de litio estratificados en el \u00e1mbito del consumo en un futuro pr\u00f3ximo.<\/p><h2 id=\"Anode_material_for_li_ion_cell\">Material de \u00e1nodo para c\u00e9lula de iones de litio<\/h2><p>A continuaci\u00f3n viene el material del \u00e1nodo, que es clave para la seguridad de la c\u00e9lula li ion.Cualquiera que haya utilizado <a href=\"https:\/\/www.takomabattery.com\/es\/what-is-in-a-nimh-battery\/\"><span style=\"text-decoration: underline;\"><span style=\"color: #333399; text-decoration: underline;\">Bater\u00eda NimH<\/span><\/span><\/a> deber\u00eda estar familiarizado con el t\u00e9rmino \"efecto memoria\".<\/p><p>El efecto memoria consiste en que si una c\u00e9lula no se carga y descarga completamente, s\u00f3lo puede utilizar la parte del \u00faltimo ciclo en la siguiente carga y descarga, como si recordara la experiencia anterior.<\/p><p>Por lo tanto, en la fase inicial de uso de la pila de iones de litio, muchos usuarios cargan habitualmente la bater\u00eda hasta que alcanza 0% y luego la desconectan cuando llega a 100%. Lamentablemente, esta operaci\u00f3n puede reducir la vida \u00fatil de la pila de iones de litio y aumentar las probabilidades de que se produzcan fallos en la bater\u00eda o problemas de seguridad. \u00bfA qu\u00e9 se debe?<\/p><h4 id=\"Anode_material_determines_the_charging_method_and_capacity_of_li_ion_cell\">El material del \u00e1nodo determina el m\u00e9todo de carga y la capacidad de la pila li i\u00f3nica<\/h4><p>Actualmente, los materiales del \u00e1nodo utilizados para las pilas de iones de litio se basan principalmente en el grafito y otros materiales de carbono en capas. El principio es similar al del material cat\u00f3dico, que consiste en incrustar iones li entre las capas de grafito para su almacenamiento.<\/p><p>Los iones li abandonan la capa de grafito cuando se descargan y vuelven a la capa de grafito cuando se cargan. Sin embargo, el grafito es diferente de la sal de litio del material cat\u00f3dico, y su capacidad de uni\u00f3n entre capas es relativamente d\u00e9bil, por lo que es f\u00e1cil desprender capas en el proceso de carga y descarga.<\/p><p>Afortunadamente, el grafito formar\u00e1 una pel\u00edcula protectora llamada capa de electrolito s\u00f3lido (capa SEI) en el lado que se adhiere al electrolito durante varios ciclos al principio de la vida \u00fatil de la pila.<\/p><p>Esta pel\u00edcula protectora s\u00f3lo tiene un grosor nanom\u00e9trico, pero posee una gran resistencia y una composici\u00f3n compleja. Se produce principalmente por la reacci\u00f3n qu\u00edmica entre el electrolito org\u00e1nico y los iones li en la superficie del grafito. Esta capa SEI puede bloquear el grafito y evitar el fen\u00f3meno de desprendimiento de la capa.<\/p><p><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"aligncenter wp-image-25085 size-full\" src=\"https:\/\/www.takomabattery.com\/wp-content\/uploads\/2021\/10\/The-anode-material-determines-the-charging-method-and-capacity-of-li-ion-cell.jpg\" alt=\"El material del \u00e1nodo determina el m\u00e9todo de carga y la capacidad de la pila li i\u00f3nica\" width=\"1000\" height=\"745\" srcset=\"https:\/\/www.takomabattery.com\/wp-content\/uploads\/2021\/10\/The-anode-material-determines-the-charging-method-and-capacity-of-li-ion-cell.jpg 1000w, https:\/\/www.takomabattery.com\/wp-content\/uploads\/2021\/10\/The-anode-material-determines-the-charging-method-and-capacity-of-li-ion-cell-300x224.jpg 300w, https:\/\/www.takomabattery.com\/wp-content\/uploads\/2021\/10\/The-anode-material-determines-the-charging-method-and-capacity-of-li-ion-cell-768x572.jpg 768w, https:\/\/www.takomabattery.com\/wp-content\/uploads\/2021\/10\/The-anode-material-determines-the-charging-method-and-capacity-of-li-ion-cell-600x447.jpg 600w\" sizes=\"(max-width: 1000px) 100vw, 1000px\" \/><\/p><p>En el uso real de la c\u00e9lula de iones de litio, si la descarga es excesiva, es decir, los iones de litio de la capa de grafito se han agotado, y sigue demandando iones de litio de la capa de grafito, entonces los iones de litio de la capa SEI tienen que abandonar el electrodo, lo que provoca la destrucci\u00f3n de la capa SEI.<\/p><p>Del mismo modo, si la c\u00e9lula de iones li se sobrecarga, la posici\u00f3n entre las capas de grafito se ha ocupado por completo, y los nuevos iones li no pueden incrustarse, sino que s\u00f3lo pueden depositarse en la superficie del grafito para formar litio met\u00e1lico, que producir\u00e1 dendritas de litio y atravesar\u00e1 la capa SEI, lo que provocar\u00e1 la destrucci\u00f3n de la capa SEI.<\/p><p>Por lo tanto, desde el punto de vista de la seguridad y la salud de la c\u00e9lula, se recomienda que los usuarios utilicen dispositivos con c\u00e9lula de iones de litio cuando la carguen, no tengan que esperar a que la c\u00e9lula se agote o tengan que llenarla completamente.<\/p><p>En t\u00e9rminos de capacidad, es similar a los materiales estratificados del c\u00e1todo. Dado que los iones li tambi\u00e9n se almacenan en materiales de carbono como el grafito bas\u00e1ndose en el principio de liberaci\u00f3n embebida, el grafito ocupa una gran cantidad de masa y espacio que no proporciona capacidad, por lo que es imperativo desarrollar nuevos materiales de c\u00e1todo.<\/p><h4 id=\"Future_available_anode_material_for_li_ion_cell_graphene\">Futuro material disponible para el \u00e1nodo de la pila de iones de litio: el grafeno<\/h4><p>Hay muchos materiales para \u00e1nodos de nueva generaci\u00f3n en proyecto: el grafeno es uno de los m\u00e1s mencionados. El grafeno es una monocapa de grafito.<\/p><p>En comparaci\u00f3n con los iones li, que deben incrustarse entre dos capas de grafito en el grafito, el grafeno puede incrustar directamente iones li con una estructura monocapa, por lo que la capacidad se duplica directamente. Adem\u00e1s, el silicio, el esta\u00f1o y otros materiales pueden reaccionar con los iones li para formar Li4Si, Li4Sn y otros materiales, que tienen un mayor potencial de capacidad y son actualmente un importante foco de investigaci\u00f3n del \u00e1nodo.<\/p><p><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"aligncenter wp-image-25088 size-full\" src=\"https:\/\/www.takomabattery.com\/wp-content\/uploads\/2021\/10\/Future-available-anode-material-for-li-ion-cell-lithium-metal.jpg\" alt=\"Futuro material disponible para \u00e1nodos de pilas de iones de litio metal litio\" width=\"800\" height=\"800\" srcset=\"https:\/\/www.takomabattery.com\/wp-content\/uploads\/2021\/10\/Future-available-anode-material-for-li-ion-cell-lithium-metal.jpg 800w, https:\/\/www.takomabattery.com\/wp-content\/uploads\/2021\/10\/Future-available-anode-material-for-li-ion-cell-lithium-metal-300x300.jpg 300w, https:\/\/www.takomabattery.com\/wp-content\/uploads\/2021\/10\/Future-available-anode-material-for-li-ion-cell-lithium-metal-150x150.jpg 150w, https:\/\/www.takomabattery.com\/wp-content\/uploads\/2021\/10\/Future-available-anode-material-for-li-ion-cell-lithium-metal-768x768.jpg 768w, https:\/\/www.takomabattery.com\/wp-content\/uploads\/2021\/10\/Future-available-anode-material-for-li-ion-cell-lithium-metal-600x600.jpg 600w, https:\/\/www.takomabattery.com\/wp-content\/uploads\/2021\/10\/Future-available-anode-material-for-li-ion-cell-lithium-metal-100x100.jpg 100w\" sizes=\"(max-width: 800px) 100vw, 800px\" \/><\/p><h4 id=\"Future_available_anode_material_for_li_ion_cell_lithium_metal\">Futuro material disponible para el \u00e1nodo de la pila de iones de litio: metal de litio<\/h4><p>Lo que m\u00e1s preocupa a los cient\u00edficos es el \u00e1nodo de litio, que antes se consideraba un problema de seguridad.<\/p><p>El almacenamiento de litio en el \u00e1nodo de metal de litio ya no depende de la inserci\u00f3n y liberaci\u00f3n de iones li en materiales estratificados, sino que reduce directamente los iones li a materiales elementales para su almacenamiento, por lo que 100% del peso y volumen del \u00e1nodo puede proporcionar capacidad, es el material de \u00e1nodo m\u00e1s eficiente.<\/p><p>De hecho, las primeras pilas de iones de litio utilizan directamente el metal de litio como \u00e1nodo, pero en el proceso del ciclo se produce una deposici\u00f3n desigual que forma una \"punta\" de metal de litio, y alrededor de la punta se forma un campo el\u00e9ctrico m\u00e1s intenso que favorece la posterior deposici\u00f3n acelerada de iones de litio en la punta.<\/p><p>Por lo tanto, se seguir\u00e1 formando un gran n\u00famero de dendritas de litio afiladas y fractales, que acabar\u00e1n perforando el diafragma de la bater\u00eda, lo que provocar\u00e1 un cortocircuito interno de la bater\u00eda, su fallo e incluso accidentes de seguridad.El \u00e9xito del \u00e1nodo de metal de litio depende en gran medida del desarrollo del electrolito s\u00f3lido.<\/p><h2 id=\"Solid_electrolytekey_to_lithium_anode_revival\">Electrolito s\u00f3lido: clave del renacimiento del \u00e1nodo de litio<\/h2><p>\u00bfRecuerdas el modelo de hamburguesa de la c\u00e9lula li i\u00f3nica que hemos mencionado antes? La clave del sabor viene de la salsa que se a\u00f1ade al final. La salsa integra org\u00e1nicamente el sabor del pan y la carne para conseguir la doble sublimaci\u00f3n del sabor y el gusto de la hamburguesa.<\/p><p>Si la salsa se derrama fuera del sistema, puede causar quiz\u00e1s el mayor peligro para la seguridad en el consumo de hamburguesas: ensuciarse la ropa. Lo mismo ocurre con la pila de iones de litio.<\/p><h4 id=\"Liquid_electrolytes_are_the_norm_for_li_ion_cell\">Los electrolitos l\u00edquidos son la norma para las pilas li i\u00f3nicas<\/h4><p>Casi todas las pilas de iones de litio disponibles en el mercado utilizan un electrolito l\u00edquido (electrolito en gel) compuesto por un disolvente org\u00e1nico l\u00edquido (salsa) y una sal de litio soluble en disoluci\u00f3n (carne).<\/p><p>La raz\u00f3n para utilizar electrolitos l\u00edquidos es que los iones de litio necesitan migrar entre los polos cat\u00f3dico y an\u00f3dico para almacenar\/liberar energ\u00eda, y el litio es reactivo, por lo que requiere disolventes org\u00e1nicos l\u00edquidos para un funcionamiento seguro y un transporte eficaz.<\/p><p>Sin embargo, el electrolito org\u00e1nico inflamable conlleva enormes riesgos para la seguridad de las pilas de iones de litio, sobre todo cuando se utiliza metal de litio como \u00e1nodo, ya que el crecimiento de dendritas de litio puede provocar un cortocircuito interno en la pila, lo que a su vez provocar\u00eda una fuga t\u00e9rmica y la volatilizaci\u00f3n y combusti\u00f3n del electrolito org\u00e1nico.<\/p><p><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"aligncenter wp-image-25087 size-full\" src=\"https:\/\/www.takomabattery.com\/wp-content\/uploads\/2021\/10\/However-flammable-organic-electrolyte-itself-brings-huge-safety-risks-to-li-ion-cell.jpg\" alt=\"Sin embargo, el electrolito org\u00e1nico inflamable conlleva enormes riesgos para la seguridad de las pilas de iones de litio.\" width=\"1000\" height=\"615\" srcset=\"https:\/\/www.takomabattery.com\/wp-content\/uploads\/2021\/10\/However-flammable-organic-electrolyte-itself-brings-huge-safety-risks-to-li-ion-cell.jpg 1000w, https:\/\/www.takomabattery.com\/wp-content\/uploads\/2021\/10\/However-flammable-organic-electrolyte-itself-brings-huge-safety-risks-to-li-ion-cell-300x185.jpg 300w, https:\/\/www.takomabattery.com\/wp-content\/uploads\/2021\/10\/However-flammable-organic-electrolyte-itself-brings-huge-safety-risks-to-li-ion-cell-768x472.jpg 768w, https:\/\/www.takomabattery.com\/wp-content\/uploads\/2021\/10\/However-flammable-organic-electrolyte-itself-brings-huge-safety-risks-to-li-ion-cell-600x369.jpg 600w\" sizes=\"(max-width: 1000px) 100vw, 1000px\" \/><\/p><p>Por lo tanto, el desarrollo de electrolito s\u00f3lido que pueda conducir iones li no s\u00f3lo evita el uso de materiales combustibles en la bater\u00eda, sino que tambi\u00e9n inhibe eficazmente el crecimiento de dendritas de litio debido al electrolito s\u00f3lido.<\/p><p>Pero eso es dif\u00edcil, incluso m\u00e1s que conseguir que la gente acepte una hamburguesa sin salsa.<\/p><h4 id=\"Solid_electrolytes_are_more_difficult_to_apply\">Los electrolitos s\u00f3lidos son m\u00e1s dif\u00edciles de aplicar<\/h4><p>La principal dificultad es que la velocidad de migraci\u00f3n de los iones li en los s\u00f3lidos es dif\u00edcil de satisfacer. Un pez puede nadar felizmente en el agua, pero le cuesta moverse en el hielo, y acaba convirti\u00e9ndose en un pez muerto.<\/p><p>Lo mismo ocurre con los iones li. Los iones li migran con rapidez en electrolitos l\u00edquidos, pero con mucha dificultad en s\u00f3lidos. La dif\u00edcil migraci\u00f3n de los iones li implica una mayor resistencia y una menor potencia de la bater\u00eda: \u00bfte imaginas poder hablar cinco minutos con una carga de dos horas?<\/p><p>Otra dificultad es que, aunque se utilice electrolito s\u00f3lido, como \u00e9ste es un material r\u00edgido, el crecimiento de la dendrita de litio seguir\u00e1 perforando el electrolito s\u00f3lido, lo que provocar\u00e1 grietas en el electrolito y da\u00f1os en la bater\u00eda.<\/p><p>Para resolver este problema, los cient\u00edficos adoptaron el enfoque opuesto y propusieron la idea de utilizar una capa blanda. \"Si un electrolito s\u00f3lido es demasiado r\u00edgido, convi\u00e9rtelo en una capa blanda\". Un reciente art\u00edculo publicado en Nature por Li Xin y su equipo de la Universidad de Harvard da un nuevo impulso a los electrolitos s\u00f3lidos.<\/p><p>Para inhibir el crecimiento de dendritas de litio, dise\u00f1aron un electrolito s\u00f3lido con cinco capas de estructura de hamburguesa de lujo: grafito-LPSCI-LGPS-LPSCI-grafito. Esto garantiza que, tras 10.000 ciclos, la c\u00e9lula de iones de li conserve 82% de su capacidad inicial.<\/p><p>Esta estrategia de autorreparaci\u00f3n es muy flexible, y puede acelerar la investigaci\u00f3n y el desarrollo del electrolito s\u00f3lido en comparaci\u00f3n con la estrategia de mejorar el m\u00f3dulo del electrolito s\u00f3lido y evitar la perforaci\u00f3n de la dendrita de litio.<\/p><h2 id=\"Next_Generation_li_ion_cell_and_materials\">Pr\u00f3xima generaci\u00f3n de pilas de iones de litio y materiales<\/h2><p>(1) B\u00fasqueda de nuevos materiales de electrodo para la c\u00e9lula i\u00f3nica li:<\/p><p>En primer lugar, debe ser escalable, y tambi\u00e9n hay que tener en cuenta su densidad energ\u00e9tica.<\/p><p>A la hora de seleccionar y predecir electrodos a partir de una gran base de datos, es necesario tener en cuenta si pueden mantener la estabilidad estructural durante el ciclo de la bater\u00eda y la posibilidad de s\u00edntesis.<\/p><p>(2) De acuerdo con los diferentes campos de aplicaci\u00f3n y escenarios, elija diferentes tipos de c\u00e9lula de iones de litio:<\/p><p>Por ejemplo, la bater\u00eda de titanato de litio (LTO) puede aplicarse en el campo de la carga r\u00e1pida, y tiene una excelente seguridad y rendimiento a altas y bajas temperaturas.<\/p><p>Las bater\u00edas que pueden emitir distintos voltajes pueden ser m\u00e1s adecuadas para aplicaciones microelectr\u00f3nicas (como chips inform\u00e1ticos), no requieren conversiones CC-CC y son m\u00e1s f\u00e1ciles de integrar con la electr\u00f3nica de captaci\u00f3n de energ\u00eda; El coste de las bater\u00edas m\u00e9dicas puede no ser lo m\u00e1s importante, pero s\u00ed lo es la seguridad.<\/p><p><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"aligncenter wp-image-25082 size-full\" src=\"https:\/\/www.takomabattery.com\/wp-content\/uploads\/2021\/10\/Will-we-run-out-of-lithium-The-future-of-li-ion-cell.jpg\" alt=\"\u00bfSe acabar\u00e1 el litio? El futuro de las pilas de iones de litio\" width=\"1000\" height=\"524\" srcset=\"https:\/\/www.takomabattery.com\/wp-content\/uploads\/2021\/10\/Will-we-run-out-of-lithium-The-future-of-li-ion-cell.jpg 1000w, https:\/\/www.takomabattery.com\/wp-content\/uploads\/2021\/10\/Will-we-run-out-of-lithium-The-future-of-li-ion-cell-300x157.jpg 300w, https:\/\/www.takomabattery.com\/wp-content\/uploads\/2021\/10\/Will-we-run-out-of-lithium-The-future-of-li-ion-cell-768x402.jpg 768w, https:\/\/www.takomabattery.com\/wp-content\/uploads\/2021\/10\/Will-we-run-out-of-lithium-The-future-of-li-ion-cell-600x314.jpg 600w\" sizes=\"(max-width: 1000px) 100vw, 1000px\" \/><\/p><p>(3) Sustituir los electrolitos l\u00edquidos tradicionales, como los l\u00edquidos i\u00f3nicos, los electrolitos de alta concentraci\u00f3n de sal y los electrolitos s\u00f3lidos:<\/p><p>Por ejemplo, el litio met\u00e1lico como \u00e1nodo ha suscitado gran inter\u00e9s, pero la formaci\u00f3n de dendritas de litio siempre ha supuesto un riesgo para la seguridad, por lo que se fomenta el desarrollo de bater\u00edas totalmente de estado s\u00f3lido basadas en electrolitos s\u00f3lidos.<\/p><p>(4) Desarrollo de reacciones REDOX ani\u00f3nicas, como bater\u00edas de litio-vapor, bater\u00edas de litio-azufre, etc. :<\/p><p>por ejemplo, en las bater\u00edas de litio-azufre, el ion de azufre S2- se oxida reversiblemente a polisulfuro y azufre elemental.<\/p><p>Sin embargo, cuando el ani\u00f3n es ion ox\u00edgeno, la situaci\u00f3n es significativamente diferente, que puede ocurrir al mismo tiempo con la reacci\u00f3n cati\u00f3nica REDOX, como com\u00fanmente se dice materiales ricos en litio, que a menudo causan la p\u00e9rdida de ox\u00edgeno y la inestabilidad estructural, la atenuaci\u00f3n de tensi\u00f3n es m\u00e1s grave, la forma de suprimir la p\u00e9rdida de ox\u00edgeno, para evitar cambios estructurales es los esfuerzos futuros.<\/p><p>(5) Desarrollar bater\u00edas con otros sistemas de metales alcalinos adem\u00e1s del Li:<\/p><p>Por ejemplo, el sistema de bater\u00edas de iones Na, Mg, Ca, Al, Na es el m\u00e1s parecido al sistema de bater\u00edas de iones Li, pero sigue habiendo diferencias significativas.<\/p><p>Debido al mayor radio de tama\u00f1o del Na, tiene un entorno de coordinaci\u00f3n y una red diferentes (por ejemplo, el grafito no puede contener Na+), y la sal de Na tiene mayor solubilidad en SEI. Esto tambi\u00e9n significa que se necesitan diferentes aditivos electrol\u00edticos.<\/p><p>(6) Desarrollo de bater\u00edas de flujo fluido REDOX<\/p><\/div>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t<\/div>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Will we run out of lithium? The future of li ion cell In 1973, The British chemist Whittingham used titanium disulfide with layered structure as a cathode, with lithium metal as a anode\u00a0assembled into a battery,\u00a0the development of contemporary li ion cell beginning from this. 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