Baterías de Litio-polímero vs Litio-ion: Una Comparativa Técnica
Las baterías de litio han revolucionado el almacenamiento de energía en dispositivos electrónicos. Entre ellas, las baterías de iones de litio (Li-ion) y las de polímero de litio (Li-pol) destacan por su eficiencia y aplicaciones variadas. Aunque ambas comparten características fundamentales, sus diferencias radican en la composición y el rendimiento.
Características de las Baterías Li-ion
Las baterías Li-ion se componen de celdas donde los iones de litio se mueven del ánodo al cátodo a través de un electrolito líquido durante la descarga y viceversa durante la carga. Estas baterías son comunes en computadoras portátiles, herramientas eléctricas inalámbricas, algunos vehículos eléctricos, patinetes eléctricos, bicicletas eléctricas, bancos de energía portátiles y linternas LED. La reacción global durante la descarga es: C6Li + CoO2 ⇄ C6 + LiCoO2.
Características de las Baterías Li-pol
Por otro lado, las baterías Li-pol, una variante de las Li-ion, usan un electrolito polímero en lugar de uno líquido, generalmente un gel polímero de alta conductividad. Estas celdas han evolucionado a partir de las baterías de iones de litio y metal de litio. Las Li-pol son preferidas en dispositivos móviles, drones y algunos vehículos eléctricos por su mayor energía específica y menor peso.
Diferencias Clave: Electrolito y Estructura
La principal diferencia entre las Li-ion y Li-pol radica en sus electrolitos. Mientras las Li-ion utilizan un electrolito líquido de sal de litio (como LiPF6) en un solvente orgánico, las Li-pol emplean un electrolito polímero sólido (SPE) como óxido de polietileno (PEO), poliacrilonitrilo (PAN), polimetacrilato de metilo (PMMA) o fluoruro de polivinilideno (PVdF).
Componentes y Funcionamiento
Ambos tipos de baterías constan de un cátodo, ánodo, electrolito y separador. El cátodo, hecho de un material compuesto (un compuesto intercalado de litio), define el nombre de la celda de la batería Li-ion. El ánodo suele ser de grafito poroso litificado. El electrolito puede ser líquido, polímero o sólido, y el separador es poroso para facilitar el transporte de iones de litio y evitar cortocircuitos y sobrecalentamientos.
Seguridad y Rendimiento
La química, el rendimiento, el costo y las características de seguridad varían entre los tipos de baterías de iones de litio. Los dispositivos electrónicos portátiles suelen usar baterías de polímero de litio, que ofrecen alta densidad de energía. Las baterías Li-ion, en general, tienen alta densidad energética, ausencia de efecto memoria y baja autodescarga. Un tipo común de celda es la batería 18650, con un voltaje nominal de 3.7 V.
Diferenciación de Baterías Primarias y Secundarias
Es importante distinguir entre baterías primarias no recargables de litio (como las pilas botón CR2032 3V) y las baterías secundarias recargables de ion de litio o polímero de litio. Las baterías primarias contienen litio metálico, a diferencia de las baterías de ion de litio.
Composición de la Batería de Polímero de Litio
Una celda típica de ion de litio contiene un cátodo de LiCoO2 o LiMn2O4, un ánodo de grafito litificado, un separador de material poliolefínico microporoso y un electrolito de soluciones no acuosas con sal de hexafluorofosfato de litio (LiPF6). El diseño futuro de baterías de alto rendimiento para vehículos eléctricos y aeronaves eléctricas podría incluir separadores funcionales y electrolitos mejorados para mayor eficiencia y seguridad.
