Baterías de litio-azufre frente a baterías de iones de litio: Análisis comparativo

Introducción

Los vehículos eléctricos (VE) están a punto de experimentar una gran transformación, y en el centro de esta revolución se encuentran las baterías de litio-azufre (Li-S). Estas innovadoras fuentes de energía están a punto de redefinir el futuro de los vehículos eléctricos al ofrecer una serie de ventajas claras sobre las baterías tradicionales de iones de litio (Li-ion). En este artículo, nos adentramos en las convincentes ventajas de las baterías Li-S frente a las Li-ion, que nos impulsan hacia un modo de transporte más limpio y sostenible.

Baterías de iones de litio (Li-ion)

Las baterías de iones delitio, o baterías Li-ion, son la fuente de energía estándar para una amplia gama de dispositivos electrónicos portátiles. Estas baterías funcionan gracias al movimiento de iones de litio entre los electrodos positivo (cátodo) y negativo (ánodo). Durante la descarga, los iones de litio se desplazan del ánodo al cátodo, generando energía eléctrica. Gracias a sus notables atributos, como su alta densidad energética, su larga vida útil y su composición relativamente ligera, las baterías de iones de litio se han convertido en la opción dominante para las baterías de los vehículos eléctricos.

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Figura 1. Baterías de iones de litio Baterías de iones de litio (Li-ion)

Baterías de litio-azufre (Li-S)

Sin embargo, las baterías de litio-azufre (Li -S) han surgido como una alternativa prometedora a las baterías convencionales de ión-litio (Li-ion), y se utilizan habitualmente en los VE. Las baterías Li-S utilizan una reacción electroquímica diferente a la de las baterías Li-ion. En concreto, el azufre sirve de cátodo y el litio metálico o ión-litio, de ánodo. Las baterías Li-S tienen mayor densidad energética, menor peso y menores costes de producción que las Li-ion, lo que las hace atractivas para vehículos eléctricos y otras aplicaciones.

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Figura 2. Baterías de litio-azufre Baterías de litio-azufre (Li-S)

Baterías de litio-azufre frente a baterías de ión-litio

Continuemos enumerando los respectivos puntos fuertes y débiles de las baterías de Li-S y de ión-litio, y su potencial para influir en el futuro de los vehículos eléctricos.

1. Densidad energética sin precedentes:

Las baterías de Li-S presumen de una impresionante densidad energética teórica que supera a la de las baterías de Li-ion. Es decir, los VE de Li-S pueden almacenar potencialmente más energía con las mismas limitaciones de volumen o peso, lo que se traduce en autonomías de conducción significativamente mayores.

2. Eficiencia del peso ligero:

El azufre, componente clave de las baterías Li-S, no sólo es abundante, sino también ligero. Esta ligereza se traduce en una reducción del peso total del vehículo, lo que mejora la eficiencia energética. Las baterías Li-S contribuyen a que los VE sean más ligeros, lo que a su vez requiere menos energía para moverse, lo que se traduce en una mayor eficiencia y una mayor vida útil de las baterías.

3. Capacidad de carga rápida:

Una de las características más destacadas de estas baterías es su potencial de carga rápida. Su alta conductividad permite tiempos de carga más rápidos, haciendo que las paradas en boxes para cargarlas sean similares a repostar con combustibles fósiles tradicionales. La comodidad de la carga rápida responde a una de las principales preocupaciones de los conductores de VE: la ansiedad por la autonomía.

4. 4. Coste reducido:

El azufre es un material barato, lo que potencialmente puede conducir a costes de producción más bajos para las baterías Li-S en comparación con las baterías de iones de litio, que utilizan materiales como el cobalto que pueden ser caros y estar sujetos a problemas en la cadena de suministro.

5. Respeto al medio ambiente:

Las baterías Li-S tienen el potencial de ser más respetuosas con el medio ambiente que sus homólogas de iones de litio. El azufre es un material abundante y rentable, y su extracción y procesamiento consumen menos recursos que otros materiales como el cobalto utilizados en las baterías de iones de litio. Además, la composición simplificada de las baterías Li-S podría facilitar su reciclaje y reducir su huella medioambiental.

6.Ciclo de vida:

Sin embargo, las baterías de ión-litio tienden a tener un ciclo de vida más largo que las de Li-S. Las baterías Li-S han tenido históricamente una vida útil más corta, debido principalmente a la disolución del azufre en el electrolito durante los ciclos de carga y descarga. Los investigadores están trabajando activamente para mejorar el ciclo de vida de las baterías Li-S.

7.Seguridad:

Las baterías de iones de litio tienen un historial de seguridad en aplicaciones de vehículos eléctricos. Las baterías de Li-S, en cambio, se han enfrentado a problemas de seguridad, como la formación de sulfuro de litio, que puede ser inestable. Garantizar la seguridad de las baterías de Li-S sigue siendo un objetivo fundamental de la investigación y el desarrollo.

Lectura relacionada: Aplicaciones del litio

Conclusión

En resumen, las ventajas de las baterías de litio-azufre (Li-S) para VE están a punto de revolucionar el mundo de los vehículos eléctricos. Con su excepcional densidad energética, eficiencia de peso ligero, coste reducido, capacidad de carga rápida y respeto por el medio ambiente, ofrecen una alternativa convincente a las baterías tradicionales de iones de litio. A medida que avanzan la investigación y el desarrollo en este campo, las baterías de Li-S van a la cabeza, allanando el camino hacia un futuro más ecológico y sostenible de la movilidad eléctrica.

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Referencias:

[1] An Overview on Thermal Safety Issues of Lithium-ion Batteries for Electric Vehicle Application - Figura científica en ResearchGate. Disponible en: https://www.researchgate.net/figure/Schematic-of-the-Lithium-ion-battery_fig2_324929541 [consultado el 7 de septiembre de 2023].

[2] Batería de litio-azufre. (2023, 20 de agosto). En Wikipedia. https://en.wikipedia.org/wiki/Lithium%E2%80%93sulfur_battery