A medida que se fermentan cuestiones como las reservas de recursos de litio, la seguridad de las baterías y el respeto al medio ambiente, la industria presta cada vez más atención a la aplicación del almacenamiento de energía renovable. En los últimos años, se han producido muchos avances en la tecnología de nuevas baterías para sustituir al litio.
1. Deficiencias de las pilas de litio
- Seguridad
El litio es un metal muy reactivo e inflamable, por lo que las baterías de litio deben conservarse a una temperatura adecuada y en condiciones que no permitan sobrecargas ni cortocircuitos, ya que de lo contrario pueden provocar reacciones en cadena, como fugas térmicas, o incluso incendiarse o explotar.
- Escasez
El litio es un componente clave de las baterías de litio, pero los recursos de litio en la Tierra son limitados. Las futuras baterías de almacenamiento de energía no deben depender demasiado de los recursos de litio ni de una nueva tecnología de baterías que sustituya al litio.
- Sostenibilidad
Las baterías de litio requieren operaciones mineras perjudiciales para el medio ambiente en busca de metales como el litio, el cobalto y el níquel, mientras que no puede evitarse la contaminación por iones de metales pesados de plomo solubles en agua.
Y actualmente, 70% de los recursos mundiales de litio se distribuyen en Sudamérica, y 80% de los recursos de litio de mi país dependen de importaciones como ups batería de litio.
En el futuro, será difícil que las baterías de litio satisfagan las necesidades de las dos grandes industrias de vehículos eléctricos y almacenamiento de energía en red con una nueva tecnología de baterías que sustituya al litio.
- Durabilidad
El rendimiento de las baterías de litio se degrada con el tiempo. Diversas tensiones químicas y físicas reducen el número de iones de litio disponibles en la batería y su capacidad para mantener la carga dentro de la nueva tecnología de baterías para sustituir al litio.
2. Nueva tecnología de baterías para sustituir al litio
- Pila acuosa de iones de zinc:
Las pilas de zinc-ión son una nueva tecnología de pilas para sustituir al litio sobre pilas acuosas desarrollada en los últimos años. En comparación con las baterías de litio convencionales, las baterías acuosas de iones de zinc tienen las ventajas de alta densidad de energía en comparación con. densidad energética de las baterías de litio, un proceso de descarga eficaz y seguro, materiales de batería sencillos y un proceso de preparación simple, y son mejores que las baterías químicas de litio.
Sus propiedades son más estables y la presión del coste de las materias primas es menor. Tiene un alto valor de aplicación y perspectivas de desarrollo en el campo de las baterías eléctricas, almacenamiento de energía de gran duraciónPor ejemplo, el almacenamiento de energía fotovoltaica a gran escala requiere bajo precio y alta seguridad. Por ejemplo, el almacenamiento de la generación de energía fotovoltaica a gran escala requiere un bajo precio y una alta seguridad, y las baterías acuosas de iones de zinc son una buena opción.
- Batería de iones de sodio:
El sodio y el litio pertenecen a la misma nueva tecnología de baterías para sustituir al litio, y ambos muestran un comportamiento electroquímico de carga y descarga similar al de una "mecedora" en el funcionamiento de las baterías. Las reservas de sodio son mucho más abundantes que las de litio.
La sal del océano puede utilizarse para extraer sodio, lo que puede reducir el coste de producción de las baterías. Al mismo tiempo, el rendimiento electroquímico de las baterías de iones de sodio es relativamente estable, es fácil de pasivar y desactivar durante el embalamiento térmico, y su rendimiento experimental de seguridad esuna nueva tecnología de baterías para sustituir al litio, mejor que el de las baterías de iones de litio.
- Batería de litio-azufre:
Las baterías de iones de litio utilizan cobalto en sus ánodos, pero éste es difícil de obtener. Las baterías de litio-azufre (Li-S) pueden resolver este problema utilizando azufre como material catódico. Además de sustituir al cobalto, las baterías de litio-azufre ofrecen varias ventajas, como una mayor densidad energética y menores costes de producción.
El mayor problema de las baterías actuales de litio-azufre es su rápido ritmo de degradación. Por eso, aunque las baterías de litio-azufre se han utilizado en la energía solar y la aviación, es necesario seguir investigando para que esta tecnología sea adecuada para los productos electrónicos cotidianos.
- Batería de estado sólido:
Las pilas de estado sólido utilizan electrolitos inorgánicos sólidos y pueden resistir entornos difíciles y fuertes fluctuaciones de temperatura en la nueva tecnología de pilas para sustituir al litio. Además de tener un menor riesgo de incendio, las baterías de estado sólido pueden almacenar más energía que las de litio. La mayor conductividad de los electrolitos sólidos también se traduce en tiempos de carga más rápidos, lo que significa que los dispositivos que utilizan esta tecnología tienen mayor capacidad y velocidad de carga.
- Pila de combustible de hidrógeno:
Aunque no son exactamente iguales que las pilas de litio recargables, las pilas de combustible de hidrógeno se han convertido en una alternativa popular para suministrar energía limpia. El principio consiste en combinar el hidrógeno almacenado con el oxígeno del aire para producir electricidad y vapor de agua.
Los subproductos de la reacción son totalmente respetuosos con el medio ambiente. Sin embargo, las pilas de combustible de hidrógeno también tienen algunas deficiencias. Por ejemplo, cuando se aplican a la industria del automóvil, es necesario establecer una red de estaciones de repostaje de hidrógeno, y construir pilas de combustible de hidrógeno también es bastante caro. Actualmente, no hay muchas regiones con la infraestructura necesaria para suministrar combustible a los depósitos de hidrógeno. Más información sobre sistema de almacenamiento solar en el balcón.
- Pila acuosa de magnesio:
En un intento de reducir los peligros y riesgos de las pilas recargables, algunos investigadores han propuesto utilizar iones de magnesio como portadores de carga. Las ventajas son la abundancia de magnesio y su mayor carga iónica que el litio en la nueva tecnología de baterías para sustituir al litio. Esto significa que se puede obtener una mayor densidad energética a partir de una batería del mismo tamaño. También pueden utilizarse electrolitos acuosos (agua) en lugar de líquidos orgánicos inflamables.
Aunque prometedoras, las baterías acuosas de magnesio aún se encuentran en las primeras fases de investigación. La tecnología se enfrenta a varias limitaciones que impiden que se convierta rápidamente en un sustituto de las baterías de iones de litio.
Por ejemplo, los materiales de cátodo existentes adecuados para el litio no pueden utilizarse para el magnesio. El uso de un electrolito acuoso limita el voltaje máximo de la batería porque el agua se descompone a voltajes más altos.
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