Batería de iones de litio: cómo funciona

Aprenda cómo funcionan y se fabrican las baterías de iones de litio en este video viral patrocinado por LG Energy Solution y General Motors.

Las baterías de iones de litio son los componentes cruciales que impulsan los vehículos eléctricos modernos y los hacen posibles. En un video reciente sobre Ingeniería Explicada patrocinado por LG Energy Solution, el presentador Jason Fenske lleva a los espectadores a un recorrido por la planta de baterías de LG en Holland, Michigan, mostrando el proceso de fabricación de estas baterías esenciales.

LG Energy Solution es un actor importante en la industria de baterías para vehículos eléctricos y se ha asociado con General Motors en la empresa conjunta Ultium Cells LLC para construir cuatro plantas de baterías en EE. UU. para suministrar vehículos eléctricos a GM. La participación de la empresa en la producción de baterías de iones de litio es un factor clave en el avance de la tecnología de los vehículos eléctricos.

La construcción de una batería de iones de litio implica cuatro componentes principales: el cátodo, el ánodo, el electrolito y el separador. El cátodo y el ánodo sirven como terminales positivo y negativo, respectivamente, mientras que el electrolito actúa como medio a través del cual fluyen los iones de litio y los electrones durante el proceso de carga y descarga. El separador es fundamental para evitar cortocircuitos al evitar que el cátodo y el ánodo entren en contacto entre sí.

El cátodo, que suele ser la parte más cara de una batería, desempeña un papel crucial en el coste total de un vehículo eléctrico. Materiales como el níquel, manganeso y cobalto (NMC) y el fosfato de hierro y litio (LFP) se utilizan comúnmente en la construcción de cátodos, y el LFP se considera una opción más asequible y sostenible debido al uso de menos materias primas escasas.

Los ánodos, por otro lado, suelen estar hechos de grafito, que tiene la capacidad de almacenar grandes cantidades de litio. Sin embargo, el silicio está surgiendo como una alternativa potencial debido a su capacidad para almacenar aún más litio, lo que podría aumentar la autonomía de los vehículos eléctricos. A pesar de sus ventajas, los ánodos de silicio presentan desafíos, como una expansión y contracción significativas a medida que absorben y liberan litio.

El electrolito de las baterías de iones de litio actuales es un líquido compuesto por sales de litio, un disolvente y diversos aditivos. Este líquido permite que los iones de litio se muevan libremente entre el cátodo y el ánodo, sin reaccionar con otros materiales de la batería. Si bien se han estado investigando las baterías de estado sólido, con un electrolito sólido, los electrolitos líquidos siguen siendo el estándar de la industria por ahora.

El separador, un material poroso, deja pasar los iones de litio y al mismo tiempo actúa como protección contra el sobrecalentamiento al cerrar sus poros a altas temperaturas. Este componente crucial garantiza el flujo seguro y eficiente de iones de litio entre el ánodo y el cátodo, alimentando los motores del vehículo eléctrico.

El proceso de fabricación de baterías de iones de litio implica mezclar lechadas de material de cátodo y ánodo, que luego se aplican a una lámina y se cortan en trozos del tamaño de una celda de batería. Estas piezas luego se laminan con el separador y se apilan en capas, seguido de la inyección de electrolito y un proceso de envejecimiento. Las celdas completas se ensamblan en módulos, y varios módulos forman un paquete de baterías.

En general, el vídeo ofrece una visión completa del complejo proceso de fabricación de baterías de iones de litio, arrojando luz sobre los componentes esenciales que impulsan el avance de la tecnología de los vehículos eléctricos. Con la creciente demanda de vehículos eléctricos, el papel de las baterías de iones de litio en la alimentación de estos vehículos es más crucial que nunca, lo que hace que los avances en la tecnología de baterías sean un foco clave para el futuro del transporte sostenible.

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