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Las baterías con electrolito Li-S sólido son 4 veces mejores que las baterías de iones de litio

13.06.2013

Investigadores del Laboratorio Nacional de Oak Ridge (ORNL) han desarrollado un nuevo y prometedor diseño de batería basado en un electrolito sólido que contiene litio y azufre (Li-S). Estas baterías son más baratas de fabricar y tienen una mayor densidad de energía almacenada que las baterías tradicionales de iones de litio. Debido al uso de electrolito sólido, las baterías Li-S son más duraderas y mucho más seguras de usar que las baterías de electrolito líquido.

Algunos expertos consideran que las baterías Li-S son las sucesoras de las baterías de iones de litio. Son extremadamente ligeros, lo que los hace adecuados para vuelos con energía solar, son baratos de fabricar, bastante duraderos y muestran un alto índice de densidad de energía. Pero, desafortunadamente, esta tecnología todavía está bastante "en bruto" y su principal problema es el problema de un electrolito adecuado, cuya composición óptima aún no se ha encontrado.

En intentos anteriores de crear baterías de Li-S, los investigadores utilizaron electrolitos líquidos. Pero el uso de electrolito líquido es una moneda con dos caras, por un lado, el líquido lleno de iones es un excelente conductor de corriente eléctrica, pero por otro lado, el electrolito líquido se degrada con el tiempo y con un aumento en el número de ciclos de carga y descarga, lo que conduce a una falla prematura de la batería. Además, algunos electrolitos líquidos son inflamables, lo cual es un problema en el funcionamiento con batería.

Pero ahora, según los investigadores, lograron encontrar una solución a los problemas anteriores, que era la composición del electrolito sólido, cuya base era la combinación de fosfatos de litio y polisulfuro, materiales ricos en azufre con alta conductividad eléctrica. . "Nuestra tecnología sólida de Li-S elimina la mayoría de las desventajas de las baterías húmedas”, dice el Dr. Chengdu Liang. "Las baterías prototipo de Li-S pueden soportar sin degradación una gran cantidad de ciclos sin perder capacidad como las baterías de iones de litio".

Los prototipos de baterías Li-S después de 300 ciclos de carga/descarga realizados a una temperatura de 60 grados centígrados conservaron una densidad específica de 1200 mAh/g. A modo de comparación, las baterías de iones de litio tienen 140-170 mAh/g, pero las baterías de Li-S producen la mitad del voltaje que producen las baterías de iones de litio. Por lo tanto, un aumento de ocho veces en la densidad de energía en realidad da como resultado un aumento de cuatro veces en la capacidad de la batería.

La batería de Li-S utiliza azufre, que se obtiene en grandes cantidades como subproducto de la refinación del petróleo. Esto permitirá utilizar la tecnología desarrollada como una de las formas de disponer de los residuos industriales que se acumulan en grandes cantidades. Actualmente, una nueva tecnología para la producción de baterías Li-S se encuentra en una forma que no es muy adecuada para su implementación práctica. Pero el Dr. Liang y su grupo presentaron una solicitud de patente y, una vez que se presente la patente, planean desarrollar la tecnología al nivel requerido, lo que les permitirá producir baterías nuevas en masa.

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Los nuevos DC-DC tienen un rango de voltaje de entrada de +-10% del valor nominal, bajo nivel de ruido, buena eficiencia y bajo costo. Los convertidores se fabrican para varias combinaciones de tensión de entrada en el rango de 5/12/24 V y de salida en el rango de 5/12/15 V; tienen un rango de temperatura de funcionamiento de -40...+85°C.

Principales parámetros técnicos de P6CU -EK -ZK:

Potencia: 1W;
Tipo de caja: SIP7;
Rango de voltaje de entrada: ±10% del nominal (no regulado);
Protección contra cortocircuitos a largo plazo;
Rigidez dieléctrica entrada-salida: 1000 V;
Salida unipolar (EK) o bipolar (ZK);
Ruido y rizado: <75 mV.

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