“Desbloqueando el Futuro Prometedor: Explorando los Avances y el Potencial de las Baterías de Litio-Azufre”
Las baterías de iones de litio utilizadas comercialmente se componen principalmente de cátodo, separador de ánodo y electrolito. Las baterías de iones de litio se instalan en teléfonos inteligentes, herramientas eléctricas y vehículos eléctricos. Usan una solución electrolítica líquida.
A pesar de su uso a gran escala y las mejoras en laBatería de iones de litiotecnología, también tienen inconvenientes familiares, como el sobrecalentamiento y los problemas de la cadena de suministro con las materias primas. Se está investigando esos problemas mediante la prueba de nuevos materiales en la construcción de baterías. Uno de esos materiales es el azufre, debido a su extrema abundancia en la naturaleza, un subproducto de la industria petrolera. El material también es rentable y tiene la capacidad de almacenar más energía que las baterías tradicionales basadas en iones de litio.
Se espera que el tamaño del mercado mundial de baterías a base de azufre crezca con una CAGR del 17,69 %, alcanzando los 2.699 millones de dólares estadounidenses en 2031 desde 517,4 millones en 2021.
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Componentes de una batería–
Electrodos– El electrodo que libera electrones durante la descarga es un ánodo; el electrodo que absorbe los electrones es el cátodo. Almacenan litio. El electrolito transporta iones de litio con carga positiva (es decir, un ion es una partícula con carga eléctrica producida para dar un ion positivo o negativo mediante la eliminación o adición de electrones de un átomo neutro) desde el ánodo al cátodo y viceversa a través del separador. El movimiento de los iones de litio crea electrones libres en el ánodo, creando una carga que hace fluir la corriente eléctrica a través de un dispositivo que se alimenta. Los electrodos son responsables del rendimiento básico de la batería.
Separador y Electrolito– Estos dos determinan la seguridad de una batería. El separador actúa como una barrera física entre el cátodo y el ánodo, evitando el flujo directo de electrones entre ellos, bloqueando el flujo de electrones dentro de la batería, dejando solo que los iones pasen a través de ellos.
El electrolito transfiere iones (partículas portadoras de carga) de un lado a otro entre los dos electrodos de la batería, lo que hace que la batería se cargue y se descargue.
Desafío en el uso práctico de las baterías de litio-azufre
Cargar la batería Li-S da como resultado la acumulación de un material (polisulfuro) que luego fluye y se disuelve en el electrolito, causando su corrosión. Denominado por los investigadores como el efecto de transporte de polisulfuro, reduce la vida útil de la batería.
Para evitar el transporte de polisulfuro, los científicos al principio intentaron colocar una capa intermedia redox-inactiva entre los electrodos. Sin embargo, terminó ocupando espacio adicional dentro de la batería, reduciendo la capacidad de almacenamiento de la batería y no redujo adecuadamente el transporte. Posteriormente, los investigadores desarrollaron una capa intermedia activa porosa que contenía azufre en lugar de redox-inactiva (es decir, no sufre reacciones similares a las del electrodo). Los resultados mostraron que la capacidad aumentó tres veces y las baterías con capa intermedia activa mantuvieron una alta capacidad durante más de 700 ciclos de carga-descarga.
Desarrollos recientes en el mercado de baterías a base de azufre
Septiembre de 2022: NGK Insulators, Ltd fue recompensada con un contrato para un sistema de sodio-azufre de 11,4 MW/69,6 MWh. El sistema se implementará en la estación de GNL de Tsu en la prefectura de Mie, Japón.
Enero de 2022: Lyten Inc. y el Departamento de Defensa de EE. UU. firmaron un acuerdo. Este acuerdo tiene como objetivo mejorar las baterías de litio-azufre para uso comercial y de seguridad nacional.
Las Ventajas del Litio-Azufre-
Conclusión
Las baterías de iones de litio están alcanzando su avance tecnológico. Las baterías Li-S han surgido como una solución a las limitaciones de las baterías tradicionales de iones de litio. Los investigadores buscan resolver el desafío actual de la corta vida útil de la batería causada por el transporte de polisulfuro, empleando electrolitos de estado sólido de sulfuro (SSE). Las baterías Li-S tienen una alta densidad de energía, mayor seguridad, rentabilidad y el azufre utilizado en las baterías es un subproducto industrial.
Autor: Abhishek Saini
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