Alfredo José Feijóo González en Ingenieros y Técnicos, Ing. en Telecomunicaciones, Telecomunicaciones e Informática Seguridad Informatica, Análisis y Gestion de Riesgos 5/2/2019 · 2 min de lectura · 5,5K

Batería de iones de litio propiedades y peligros

Batería de iones de litio propiedades y peligros

La batería de iones de litio, también denominada batería Li-Ion, es un dispositivo diseñado para almacenamiento de energía eléctrica que emplea como electrolito una sal de litio que consigue los iones necesarios para la reacción electroquímica reversible que tiene lugar entre el cátodo y el ánodo.

Las propiedades de las baterías de Li-ion, como la ligereza de sus componentes, su elevada capacidad energética y resistencia a la descarga, junto con el poco efecto memoria que sufren6​ o su capacidad para funcionar con un elevado número de ciclos de regeneración, han permitido diseñar acumuladores ligeros, de pequeño tamaño y variadas formas, con un alto rendimiento, especialmente adaptados a las aplicaciones de la industria electrónica de gran consumo.7​ Desde la primera comercialización de un acumulador basado en la tecnología Li-ion a principios de los años 1990, su uso se ha popularizado en aparatos como teléfonos móviles, agendas electrónicas, ordenadores portátiles y lectores de música.

Sin embargo, su rápida degradación y sensibilidad a las elevadas temperaturas, que pueden resultar en su destrucción por inflamación o incluso explosión, requieren, en su configuración como producto de consumo, la inclusión de dispositivos adicionales de seguridad, resultando en un coste superior que ha limitado la extensión de su uso a otras aplicaciones.

La batería de iones de litio, también denominada batería Li-Ion, es un dispositivo diseñado para almacenamiento de energía eléctrica que emplea como electrolito una sal de litio que consigue los iones necesarios para la reacción electroquímica reversible que tiene lugar entre el cátodo y el ánodo.

Las propiedades de las baterías de Li-ion, como la ligereza de sus componentes, su elevada capacidad energética y resistencia a la descarga, junto con el poco efecto memoria que sufren6​ o su capacidad para funcionar con un elevado número de ciclos de regeneración, han permitido diseñar acumuladores ligeros, de pequeño tamaño y variadas formas, con un alto rendimiento, especialmente adaptados a las aplicaciones de la industria electrónica de gran consumo.7​ Desde la primera comercialización de un acumulador basado en la tecnología Li-ion a principios de los años 1990, su uso se ha popularizado en aparatos como teléfonos móviles, agendas electrónicas, ordenadores portátiles y lectores de música.

Sin embargo, su rápida degradación y sensibilidad a las elevadas temperaturas, que pueden resultar en su destrucción por inflamación o incluso explosión, requieren, en su configuración como producto de consumo, la inclusión de dispositivos adicionales de seguridad, resultando en un coste superior que ha limitado la extensión de su uso a otras aplicaciones.

Fallo total de una batería

Hemos vistos varios problemas que puede sufrir una batería de ion-litio y que afectan su rendimiento. Hay uno más que lleva a la muerte de ésta y que no está relacionado con las reacciones químicas si no con la estructura del material que forma el cátodo.

En las baterías de ion-litio, donde el cátodo está formado por un compuesto de litio, en ocasiones un metal y un oxido, los átomos se organizan formando una estructura perfectamente organizada, un cristal. Durante la carga los átomos de litio abandonan esta estructura para alojarse en el ánodo. En un caso ideal, después de la descarga los átomos de litio volverán a disponerse en la misma posición en el cristal del cátodo en la que estaban originalmente.

Pero no siempre es así, y al cambiar la posición de los átomos de litio en el cristal poco a poco se forman defectos y cambios estructurales, es decir, se forma una nueva estructura cristalina con diferentes propiedades electroquímicas que degradan el rendimiento de la batería.

Este problema es propio de baterías sometidas a fuertes cargas y descarga, lo que serían cargas rápidas y fuertes acelerones en los que se exprime al máximo la potencia de la batería, por lo que no se espera que ocurra en vehículos híbridos y que en eléctricos dependerá de los ajustes del fabricante.

¿Pueden las baterías de litio incendiarse?

Son muy conocidos los casos de los Boeing 787 y, . El suministrador de las baterías para el fabricante era la empresa Yuasa que utiliza baterías de ion-litio con cátodo de LiCoO2.

El litio puede depositarse en el grafito del ánodo en forma de óxido de litio. Este depósito, que como hemos visto ocurre más durante las cargas rápidas y a temperaturas altas, forma estructuras cristalinas ramificadas llamadas dendritas.

Las dendritas pueden crecer hasta el punto de atravesar el separador y hacer contacto con el cátodo. Se produce un cortocircuito. Esto acabaría definitivamente con la batería, pero el cortocircuito no es suficiente para generar un incendio.

De hecho uno de las pruebas de seguridad a las que se somete las baterías es el test de penetración, en el que una aguja atraviesa la batería para generar un corto y ver si se forma una llama o no.

El problema es que las dendritas también se calientan al transferir la corriente que se genera en la batería y este calor induce reacciones paralelas acelerando la formación de óxido de litio y por lo tanto de las propias dendritas. Si cuando se produce el corto la batería está sometida a una corriente alta o a un voltaje alto se puede llegar a generar un incendio. En el caso de los Boeing el fallo de unas celdas hizo que otras trabajasen a un voltaje excesivo y se produjese el incendio.



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