Características químicas de las baterías de iones de litio

¿Cuántas baterías se necesitan para alimentar una casa?

Las baterías de iones de litio son los productos más populares utilizados para el almacenamiento de electricidad solar en la actualidad. Dentro de la categoría general de las baterías de iones de litio, existen varias sustancias químicas específicas que los fabricantes de baterías emplean en sus productos. Cada una de estas químicas tiene sus propias ventajas y desventajas, así como casos de uso ideales.

Términos importantes que debe conocer relacionados con la química de las baterías de iones de litio

Para comprender las principales diferencias entre las químicas de las baterías de iones de litio, hay dos términos clave a tener en cuenta:

Densidad de energía

Densidad de energía de una batería está estrechamente relacionado con su capacidad total: es una medida de la cantidad de electricidad en vatios-hora (Wh) contenida en una batería en relación con su peso en kilogramos (kg).

Poder

Es una medida de la capacidad de una batería para generar corriente eléctrica. La potencia se mide en kilovatios (kW) y determina cuántos aparatos pueden funcionar con un solo sistema de batería.

Aquí hay un ejemplo rápido: las baterías para teléfonos celulares generalmente tendrán una alta densidad de energía y una potencia relativamente baja. Esto se debe a que el uso de un teléfono no requiere una cantidad significativa de energía en un momento dado, pero es necesario empaquetar la mayor capacidad de almacenamiento posible en una batería de teléfono delgada. A menudo, la baja potencia viene con una mayor densidad de energía, y también se aplica lo contrario.

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Tipos de químicas de baterías de iones de litio

Hay varios tipos de baterías de iones de litio disponibles y en desarrollo. A continuación, describimos algunas químicas comunes, incluidos sus beneficios, inconvenientes y cómo se comparan entre sí:

Litio Níquel Manganeso Cobalto Óxido (NMC)

Quizás la química de iones de litio más comúnmente vista hoy en día es el óxido de cobalto de manganeso de níquel de litio, o NMC para abreviar. La química de NMC se puede encontrar en algunos de los principales productos de almacenamiento de baterías del mercado, incluidos LG Chem Resu y Tesla Powerwall.

Las baterías NMC tienen una densidad de energía relativamente alta y una potencia nominal promedio en comparación con otras baterías de iones de litio. Además, la presencia de cobalto hace que las baterías NMC sean muy seguras y reduce el riesgo de fuga térmica. Es importante destacar que todas las baterías hechas para configuraciones de almacenamiento en el hogar y vehículos eléctricos son muy seguras, pero las baterías de iones de litio con cobalto incluido en la composición química tienen una capa adicional de seguridad a considerar.

Otra razón por la que las baterías NMC son la química predominante para las soluciones de almacenamiento de energía residencial es su costo: en comparación con otras químicas, los costos de producción de las baterías NMC se encuentran en el extremo inferior del espectro de costos de iones de litio.

¿Qué es la fuga térmica?


Fuga térmica es el término para una reacción térmica incontrolable que puede ocurrir en las baterías bajo ciertas condiciones. Es importante destacar que todas las baterías solares aprobadas para instalaciones residenciales, comerciales y a escala de servicios públicos deben pasar rigurosos estándares de prueba para garantizar que nunca se produzca una fuga térmica. Además, factores como la disposición del paquete de baterías, la carcasa de la celda y el enfriamiento interno reducen el riesgo ya muy bajo de que se inicie una reacción térmica fuera de control.

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Fosfato de hierro y litio (LFP)

Otra química de batería utilizada por varios fabricantes de baterías solares es el fosfato de hierro y litio, o LFP. Tanto sonnen como SimpliPhi emplean esta química en sus productos. En comparación con otras tecnologías de iones de litio, las baterías LFP tienden a tener una clasificación de potencia alta y una clasificación de densidad de energía relativamente baja. La adición de hierro en las baterías LFP mejora la seguridad y reduce la emisión de calor, lo que significa que las baterías LFP a menudo no requieren el mismo nivel de ventilación o refrigeración que las baterías NMC para funcionar (si es que lo necesitan). Como tal, las baterías LFP se pueden instalar en ubicaciones más exclusivas, incluso dentro de su propiedad real.

Además, las baterías químicas LFP tienden a tener una vida útil más larga que la mayoría de las demás baterías de iones de litio.

Óxido de litio, níquel, cobalto y aluminio (NCA)

Las baterías NCA son una opción más nueva en el mercado. Su principal diferenciador es una mayor estabilidad térmica, que proviene de la introducción de aluminio en la composición química. En comparación con otros tipos de baterías de iones de litio, las baterías NCA tienden a tener una clasificación de potencia más baja y una densidad de energía más alta.

No muchos fabricantes de baterías utilizan esta química en la actualidad. Una línea de baterías que utiliza tecnología NCA es TrinaBess, la compañía de baterías dentro del gigante de fabricación Trina Solar.

Óxido de manganeso de litio (LMO)

Las baterías LMO son conocidas por su mayor estabilidad térmica (debido a la ausencia de cobalto) y su capacidad de cargarse con relativa rapidez. Como tal, las baterías LMO se encuentran comúnmente en dispositivos médicos y herramientas eléctricas. En comparación con otras químicas de baterías de iones de litio, las baterías LMO tienden a tener clasificaciones de potencia promedio y densidades de energía promedio. Espere que estas baterías se abran paso en el mercado de almacenamiento de energía comercial y más allá en los próximos años, ya que pueden optimizarse para una alta capacidad de energía y una larga vida útil.

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Titanato de litio (LTO)

Por último, las baterías de titanato de litio, o LTO, son baterías de iones de litio únicas que utilizan titanio en su composición. Si bien las baterías LTO son muy seguras, de alto rendimiento y duraderas, su alto costo inicial ha impedido que se conviertan en una opción más común en todo tipo de aplicaciones de almacenamiento. En comparación con otras químicas de baterías de iones de litio, las baterías LTO tienden a tener una clasificación de potencia promedio y una densidad de energía más baja.

Baterías de iones de litio frente a baterías de plomo-ácido


El ion de litio no es el único producto químico disponible para las soluciones de almacenamiento en el hogar. Otra opción, especialmente para aplicaciones fuera de la red, es el plomo-ácido. Puede obtener más información sobre cómo se comparan estas dos químicas en nuestra comparación de tecnologías.

Si desea instalar un paquete de baterías para el hogar, lo más probable es que necesite trabajar con un instalador certificado. Agregar tecnología de almacenamiento de energía a su hogar es un proceso complicado que requiere experiencia eléctrica, certificaciones y conocimiento de las mejores prácticas.

Pablo Ruiz