Componentes de la batería de litio

Las baterías de litio constan principalmente de cuatro componentes principales: material del electrodo positivo, material del electrodo negativo, electrolito y separador. El material del electrodo positivo es un determinante clave del rendimiento de la batería de litio. Los materiales comunes de los electrodos positivos incluyen óxido de litio y cobalto (LiCoO₂), óxido de litio y manganeso (LiMn₂O₄), fosfato de litio y hierro (LiFePO₄) y materiales ternarios (como NCM y NCA). El fosfato de hierro y litio se usa ampliamente en aplicaciones de energía y almacenamiento de energía debido a su alta seguridad, su largo ciclo de vida y su bajo costo. Los materiales ternarios, sin embargo, dominan la electrónica de consumo y los vehículos eléctricos debido a su alta densidad energética. El material del electrodo negativo suele ser grafito, incluido grafito tanto natural como sintético. Los ánodos de grafito ofrecen bajo costo y excelente estabilidad del ciclo, pero su capacidad teórica es limitada (aproximadamente 372 mAh/g). En los últimos años, los materiales anódicos basados ​​en silicio-se han convertido en un foco de investigación debido a su alta capacidad teórica (aproximadamente 4200 mAh/g), pero enfrentan desafíos para abordar la expansión del volumen. El electrolito es el medio a través del cual los iones de litio migran entre los electrodos positivo y negativo. Por lo general, se compone de un disolvente orgánico (como carbonato de etileno o carbonato de dimetilo), una sal de litio (como hexafluorofosfato de litio (LiPF₆) y aditivos. El rendimiento del electrolito afecta directamente la eficiencia de carga y descarga de la batería, su ciclo de vida y su seguridad. Por ejemplo, los electrolitos de alto-voltaje pueden aumentar la densidad de energía de la batería, pero se debe considerar la estabilidad. La función principal del separador es separar los electrodos positivo y negativo, evitando cortocircuitos mientras permitiendo el paso de iones de litio Actualmente, los separadores principales son membranas microporosas de polietileno (PE) o polipropileno (PP), a menudo recubiertas con capas de cerámica o polímero para mejorar la estabilidad térmica y la resistencia mecánica. La porosidad, el espesor y la contracción térmica del separador son parámetros clave. Además, el proceso de fabricación de baterías de litio impone exigencias extremadamente altas en la proporción y la pureza de los componentes. por debajo de 20 ppm; de lo contrario, se producirán reacciones secundarias que reducirán el rendimiento de la batería.