Baterías LITIO

INTRODUCCIÓN

Las baterías basadas en el Litio inician su andadura comercial en torno a 1980 y se han ido convirtiendo con mucha rapidez en la alternativa a las baterías actuales más comunes, de plomo ácido, una tecnología antigua y desarrollada ya hace más de 150 años.

Algunos tipos de baterías de Litio presentan unas características asociadas al peso, al tamaño, a la seguridad y a la estabilidad que permiten cubrir aplicaciones donde el plomo ácido sencillamente no puede operar, siendo así las responsables de la apertura de una nueva forma de entender la energía.

Existen diversas químicas disponibles relacionadas con el Litio: Ión Litio, Fosfato de hierro – litio, Polímeros de Litio y otras.

Las baterías de Fosfato de Hierro Litio (LiFePO4), son un tipo de baterías recargable de Ión Litio para aplicaciones que requieran elevadas potencias. Poseen altas corrientes de descarga, no son explosivas, presentan un número de ciclos muy elevados, y su densidad energética es inferior al Ión Litio de cobalto el primer año pero muy superior en el tercer año por ser más estable, lo que redunda en una vida útil muy superior, hasta 10 veces con respecto a otras tecnologías de ión litio o plomo ácido.

LiFePO4, también llamado Fosfato de Litio Hierro, (1996), representa un inmenso avance

Respecto a las baterías de plomo ácido y otras baterías de ión litio en peso, tamaño, capacidad, estabilidad y esperanza de vida. Las baterías de LiFePO4 son las baterías de litio más seguras ya que no se sobrecalientan y e incluso si son perforadas no se inflamarán. El material del cátodo, LiFePO4, no es peligroso y no es tóxico ni contaminante con el medioambiente. Debido al oxígeno que se asocia a la molécula, no existe el peligro de que se inflame en llamas como le ocurre al Ion Litio. Su química es tan estable que las baterías de LiFePO4 pueden incluso aceptar cargas procedentes de equipos configurados para la carga del plomo ácido.

Su densidad energética es muy elevada, mejorando aún más con la aplicación del manganeso, LiFeMnPO4, aunque inferior inicialmente que la de las de ión litio o polímeros de litio, aunque a partir del tercer año de uso la densidad energética del LiFePO4 es notablemente superior. Otra ventaja es que el hierro y el fosfato son muy abundantes y baratos una vez extraídos, por los que su coste es notablemente inferior al del Ión Litio y otros polímeros de Litio.

La esperanza de vida del LiFePO4 es hasta 10 veces superior al tiempo de vida de las baterías de plomo ácido y algunos tipos de baterías de ión litio.

Las corrientes o potencias instantáneas aceptadas por el LiFePO4 son significativamente superiores a las del Ión Litio (cobalto).

Por supuesto que existen baterías de Litio con mayor densidad energética que el LiFePO4, como son el Ión Litio basado en cobalto y los polímeros de litio, pero no son seguras, lo cual es un aspecto extremadamente importante.

El Ión Litio más común es el LiCoO2, óxido de Litio Cobalto. En su química, el oxígeno no está asociado al cobalto por lo que cuando la batería se calienta, lo cual ocurre cuando aplicamos fuertes cargas o descargas, la batería puede prenderse fuego, lo cual hace que no sean de aplicación ni en aeronáutica ni en vehículos eléctricos, o en los casos en los que se ha decidido su aplicación la inversión en electrónica de control que evite lo mencionado es enorme y muy sensible.

Otra característica del Ión Litio basado en cobalto es que, aunque poseen intrínsecamente una densidad energética superior, tras un año de uso su capacidad se ve reducida hasta equipararse al LiFePO4 y, tras dos años de funcionamiento el LiFePO4 posee una densidad energética ya notablemente superior al Ión Litio. Este es el argumento por el cual las baterías de LiFePO4 tienen una esperanza de vida tan longeva.

Otras desventajas de las baterías de Ión Litio con cobalto es que el cobalto es peligroso para la salud y es dañina para el medioambiente, lo que redunda en costes adicionales en su reciclaje. Por último, su esperanza de vida es notablemente inferior a las baterías de LiFePO4.

Las baterías de plomo ácido son baterías ya muy probadas y conocidas y relativamente más baratas. Decir ‘relativamente’ no es lo más ajustado, deberíamos decir ‘en apariencia’, ya que, en las mismas condiciones exigidas de funcionamiento, o bien el plomo ácido no tiene cabida, o bien son inmensamente más caras.

CONCLUSIÓN

Las baterías de LiFePO4, como elemento de almacenamiento de energía eléctrica para aplicaciones intensivas en energía y potencia son la mejor inversión en comparación con el resto de tecnologías existentes actualmente:

LiFePO4 aportan 3.000 – 10.000 ciclos de carga – descarga (100%-70% de descarga), frente al plomo ácido y el ión litio cobalto que aportan hasta 250-1.200 ciclos (50%-20% de descarga).
Salvo diferencias substanciales, la mitad de una batería de LiFePO4 equivale a una unidad de plomo -acido
LiFePO4 puede ser descargada a mayor profundidad, hasta el 100%, y no necesita ser cargada hasta el 100% de su carga como ocurre con el plomo ácido.
LiFePO4 posee una eficiencia de carga/descarga del 95-98%, frente al 50-75% del plomo ácido.
La mitad de capacidad en LiFePO4 tiene un comportamiento superior respecto a una unidad del plomo ácido, debido a su capacidad para ser descargada más profundamente, a su capacidad para permanecer descargada sin tener efectos sobre su vida útil o ciclos, y a su superior eficiencia en la carga/descarga. SI tenemos en cuenta que el LiFePO4 tiene el doble de coste inicial que el plomo ácido para la misma capacidad, debido a lo anterior, la inversión inicial será la misma, ya que LiFePO4=2xplomo ácido.
La esperanza de vida del LiFePO4 asciende a 30 años, frente a la vida típica de 5/8 años del plomo ácido.
LiFePO4 puede ser instalado en interiores sin necesidad de ventilación ya que no desprende hidrógeno inflamable como ocurre con el plomo ácido.
Para una misma capacidad, el LiFePO4 es mucho más pequeño y ligero que el plomo ácido.
Las baterías de LiFePO4 están libres de mantenimiento.