Una batería de iones de litio es un tipo común de batería recargable ampliamente utilizada en dispositivos móviles, vehículos eléctricos y sistemas de almacenamiento de energía. Se compone de varios materiales de batería, cada uno con funciones específicas. Aquí hay una descripción general de los principales materiales de batería involucrados:
Materiales del ánodo:
Grafito: El grafito es el material anódico más común, capaz de intercalar iones de litio durante los ciclos de carga y descarga. Sin embargo, su densidad de almacenamiento de energía es relativamente baja.
Silicio: El silicio ofrece una mayor densidad de almacenamiento de energía, pero su tendencia a expandirse y contraerse durante el ciclo puede provocar daños estructurales en la batería. Se están llevando a cabo investigaciones para mejorar la estabilidad de los materiales de silicio.
Materiales catódicos:
Fosfato de hierro y litio (LiFePO4): LiFePO4 es un material catódico seguro y estable con un ciclo de vida más largo, aunque con una densidad de almacenamiento de energía relativamente menor.
Óxido de litio y manganeso (LiMn2O4): LiMn2O4 posee buena estabilidad térmica y ciclo de vida, lo que lo hace adecuado para aplicaciones de alta potencia como herramientas eléctricas.
Óxido de litio y cobalto (LiCoO2): El LiCoO2 sobresale en la densidad de almacenamiento de energía, pero debido a su alto costo e impacto ambiental, la investigación se centra en reducir o reemplazar el uso de cobalto.
Níquel, cobalto, manganeso (NCM) y níquel-cobalto aluminio (NCA): Estos materiales mixtos logran un equilibrio entre la densidad de almacenamiento de energía, el ciclo de vida y la seguridad, encontrando un uso extensivo en vehículos eléctricos y más.
Electrólito:
Electrolito polimérico: En algunas baterías de polímero de iones de litio, los electrolitos poliméricos se utilizan como alternativa a los electrolitos líquidos tradicionales para mejorar la seguridad y la flexibilidad.
Electrolito líquido: Los electrolitos líquidos comunes son soluciones orgánicas que contienen sales de litio, lo que facilita la transferencia de iones de litio entre el ánodo y el cátodo.
Electrolito de estado sólido: Funciona en forma sólida para facilitar la transferencia de cargas entre los electrodos positivo y negativo. Se requiere que el electrolito de estado sólido posea una alta conductividad iónica y una baja conductividad electrónica. El electrolito de estado sólido generalmente se puede clasificar en electrolitos sólidos inorgánicos, electrolitos de polímeros sólidos y electrolitos sólidos compuestos inorgánicos-orgánicos.
Separador:
Los separadores evitan cortocircuitos entre los electrodos positivo y negativo, al tiempo que permiten la transferencia de iones de litio dentro del electrolito.
Coleccionistas actuales:
Los colectores de corriente contienen papel de cobre, papel de aluminio, pestañas, etc., guían el flujo de electricidad desde los electrodos hasta el circuito externo.
Caso:
La carcasa de la batería se divide en prismática, cilíndrica y bolsa según el tipo de paquete; Según el material, hay acero, aluminio, película moldeada de aluminio, etc. Su función principal es empaquetar los materiales de la batería; inhibir la polarización de la batería, reducir el efecto térmico y mejorar el rendimiento de la tasa; reducir en gran medida la resistencia interna de la batería y reducir significativamente el aumento de la resistencia interna dinámica durante el proceso de configuración; mejorar la adherencia entre el material activo y el colector actual, y reducir el coste de fabricación de las pestañas
Aditivos electrolíticos:
Los aditivos electrolíticos mejoran el rendimiento y la estabilidad de la batería, como la mejora del ciclo de vida y la supresión de la polarización.
Cinta:
La cinta también es un material auxiliar indispensable en el material de la batería, principalmente para la unión, el aislamiento, la protección y otras funciones. Los tipos son: cinta de fijación final, cinta HMA, película protectora, película protectora de PET, película protectora, película de liberación de reposición de litio, cinta de grabado de códigos, cinta de expansión, cinta de hinchamiento, película protectora EV, adhesivo de encapsulado de PU, adhesivo estructural de batería de energía, adhesivo de liberación UV, película de liberación UV, etc.
Otros materiales auxiliares:
Las baterías también incluyen materiales auxiliares como aditivos conductores, aglutinantes y materiales de sellado para mantener la integridad y estabilidad de la estructura interna de la batería.
En cuanto a la distribución en el mercado, los diferentes materiales de las baterías de iones de litio tienen diferentes cuotas de mercado en diferentes dominios de aplicación. El mercado de vehículos eléctricos se erige como un área de aplicación importante con una demanda sustancial de material de batería de alta densidad de energía y ciclo de vida prolongado. El mercado de dispositivos móviles busca baterías que sean ligeras y compactas, lo que impulsa la demanda de materiales de alta densidad energética. Además, sectores como los sistemas de almacenamiento de energía y la industria aeroespacial están adoptando gradualmente la tecnología de baterías de iones de litio.
Es importante tener en cuenta que la tecnología de las baterías de iones de litio está en continua evolución, con la posibilidad de que nuevos materiales y tecnologías entren en el mercado para mejorar el rendimiento, la seguridad y la sostenibilidad de las baterías.
