Clasificación de las baterías de polímero de litio
Las baterías de polímero de litio pueden dividirse en tres categorías distintas:
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Baterías de iones de litio con electrolito de polímero sólido: Estas baterías utilizan una mezcla de polímero y sal como electrolito. Con una baja conductividad iónica a temperatura ambiente, son las más adecuadas para entornos de alta temperatura.
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Baterías de iones de litio con electrolito de polímero de gel: Al incorporar plastificantes y aditivos al electrolito polimérico sólido, estas baterías mejoran la conductividad iónica, lo que las hace viables para su uso a temperatura ambiente.
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Baterías de iones de litio con cátodos de polímero: Con polímeros conductores como materiales catódicos, estas baterías ofrecen tres veces más energía específica que las tradicionales de iones de litio, lo que las sitúa como la última generación de esta tecnología.
En comparación con las baterías de iones de litio líquidos, las de iones de litio poliméricos se benefician de los electrolitos sólidos, que permiten perfiles más delgados, áreas personalizables y formas flexibles. También mitigan riesgos de seguridad como fugas, combustión y explosiones. El uso de láminas compuestas de aluminio y plástico para las carcasas aumenta la capacidad específica, mientras que el empleo de polímeros como materiales catódicos puede incrementar la energía específica de la masa en más de 50%. Además, estas baterías presentan una tensión de trabajo y una duración de los ciclos de carga y descarga mejoradas, lo que les ha valido la reputación de ser la próxima generación de baterías de iones de litio.
Principio de Baterías de polímero de litio
Las baterías de iones de litio se clasifican en dos tipos: baterías de iones de litio líquidos (LIB) y baterías de iones de litio poliméricos (PLIB). Las baterías líquidas de iones de litio son baterías secundarias en las que los compuestos de intercalación de Li+ sirven como electrodos positivo y negativo. El electrodo positivo emplea típicamente compuestos de litio como LiCoO2, LiNiO2 o LiMn2O4, mientras que el electrodo negativo utiliza un compuesto de intercalación de litio-carbono (LixC6). Un sistema típico se representa como:
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(-) C | LiPF6-EC+DEC | LiCoO2 (+)
Las reacciones electroquímicas son las siguientes:
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Reacción del electrodo positivo: LiCoO2 = Li1-xCoO2 + xLi+ + xe- (2.1)
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Reacción del electrodo negativo: 6C + xLi+ + xe- = LixC6 (2.2)
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Reacción global de la pila: LiCoO2 + 6C = Li1-xCoO2 + LixC6 (2.3)
El principio de las baterías de polímero de iones de litio es similar al de las baterías de litio líquido, pero la principal diferencia radica en el electrolito. Los componentes principales de la batería -electrodo positivo, electrodo negativo y electrolito- incluyen al menos uno o más elementos fabricados con materiales poliméricos. Actualmente, los materiales poliméricos se utilizan predominantemente en el electrodo positivo y el electrolito. El electrodo positivo puede consistir en polímeros conductores o compuestos inorgánicos típicos de las baterías de iones de litio, mientras que el electrolito puede ser un electrolito polimérico sólido o coloidal o un electrolito orgánico. A diferencia de la tecnología tradicional de iones de litio, que depende de electrolitos líquidos o coloidales que requieren un robusto embalaje secundario para contener los componentes inflamables (lo que añade peso y limita la flexibilidad), la tecnología de iones de litio poliméricos elimina el exceso de electrolito. Esto mejora la estabilidad y reduce los riesgos de sobrecarga, colisión, daños o uso excesivo.
Aplicaciones de las baterías de polímero de litio
Gracias a su mayor densidad energética, las baterías de polímero de litio proporcionan una mayor duración del suministro eléctrico. En el mercado de las comunicaciones móviles, los ordenadores portátiles y los smartphones son los principales consumidores, lo que impulsa los avances en tecnología y producción de baterías. Los proveedores de teléfonos móviles se están centrando en el desarrollo de baterías de iones de litio de alta tecnología, sobre todo en diseños prismáticos y cilíndricos. La adopción de electrolitos de gel apoya la tendencia hacia baterías más delgadas, destinadas a aplicaciones ultrafinas como las tarjetas inteligentes, mientras que la mejora de los circuitos de protección de iones de litio aumenta la seguridad. Las baterías de polímero de litio, utilizadas sobre todo en dispositivos móviles, están sustituyendo a las de níquel-cadmio por sus numerosas ventajas.
Desarrollo de las baterías de polímero de litio
La nueva generación de baterías de polímero de iones de litio ofrece una notable flexibilidad de diseño, alcanzando grosores tan bajos como 0,5 mm (por ejemplo, las baterías ATL, equivalentes al grosor de una tarjeta), junto con tamaños y formas personalizables. Esta adaptabilidad permite a los fabricantes crear baterías adaptadas a formas y capacidades específicas, optimizando el rendimiento del producto para los desarrolladores. La energía unitaria de estas baterías es 50% superior a la de las actuales baterías de iones de litio, con mejoras significativas en capacidad, características de carga-descarga, seguridad, rango de temperaturas de funcionamiento, vida útil (superior a 500 ciclos) y comportamiento medioambiental.
