Monografia de Baterias Litio
Monografia de Baterias Litio
Monografia de Baterias Litio
MARCOS
FACULTAD DE INGENIERIA INDUSTRIAL
Alumnos:
ÍNDICE
INTRODUCCIÓN 3
CAPÍTULO I: GENERALIDADES 4
OBJETIVO GENERAL 4
OBJETIVO ESPECÍFICO 4
CAPÍTULO II: MARCO TEÓRICO 4
HISTORIA 4
CARACTERÍSTICAS GENERALES 9
2.2.1. Iones de Litio 9
2.2.2. Baterias de Litio 10
CAPÍTULO III: ENERGÍA RENOVBLE BATERÍA LITIO 15
FUNCIONAMIENTO 15
4.1.1. Procesos de carga y descarga 16
BENEFICIOS DE SU APLICACIÓN 16
INCONVENIENTES 18
COMPARACIÓN CON OTRAS ENERGÍA RENOVABLES 19
APLICACIÓN DE LAS BATERÍAS DE LITIO 20
CAPÍTULO VI: APLICACIÓN EN EL SECTOR AUTOMOTRIZ 23
4.1. Contexto 23
4.2. Funcionamiento y constitución 24
4.3. REQUERIMIENTOS Y COSTOS SEGÚN EL MODELO DE AUTO 28
4.4. BENEFICIOS DE LA ELECTROMOVILIDAD 29
4.4.1 Sostenibilidad Ambiental 29
4.4.2 Menor costo total de propiedad 30
4.4.3 Mayor eficiencia 30
4.4.4 Mayor conveniencia 30
CAPÍTULO VI: CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 31
CONCLUSIONES 31
RECOMENDACIONES 32
BIBLIOGRAFÍA 32
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INTRODUCCIÓN
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CAPÍTULO I: GENERALIDADES
OBJETIVO GENERAL
Informar acerca de las baterías de iones de litio como fuente de
almacenamiento de energía renovable y sostenible.
OBJETIVO ESPECÍFICO
Conocer el funcionamiento de las baterías de iones de litio.
Conocer los beneficios del uso de baterías de iones de litio.
Conocer las aplicaciones actuales que tienen las baterías de litio.
Conocer la aplicación actual de las baterías de litio en la industria automotriz.
HISTORIA
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7,5 millones de toneladas de este metal, es decir, cinco veces más que Australia.
Estos depósitos están sobre todo en las salmueras del desierto de Atacama, más
fáciles de explotar que las minas de Australia, debido a que la región es muy árida
y facilita la evaporación de la sal.
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Brasil.
En Estados Unidos existe el depósito de Silver Peak de 12,2 km de largo
por 6,5 km de ancho con un promedio de cloruro de litio de 0,244% y se conocen
reservas de 3.800.000 toneladas de litio. En ese país existen además otros
depósitos de salmuera como Searles Lake en California, que en su parte central
tiene 31 km² de superficie, constituido su mayor parte por cloruro de sodio y un
espesor medio de 21 m, formado por mantos salinos casi horizontales. El
contenido de litio oscila entre 0,006 y 0,0011% de litio y las reservas se han
calculado en 42.000 toneladas [9-11].
Recientemente se ha descubierto un nuevo depósito en Afganistán y se dice que
este país llegará a ser una de las principales fuentes de litio, aunque la situación
presente no haga fácil su explotación.
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CARACTERÍSTICAS GENERALES
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Las baterías son artilugios muy antiguos pues mucho antes de Volta, en el
imperio de los Partos (247 a. C. - 224 d. C.) se produjo la llamada batería de
Bagdad o pila de los Partos que, en realidad es el nombre dado a una colección
de artefactos descubiertos en 1936 cerca de Bagdad. Estos son una jarra
cerámica, un cilindro de cobre y una barra de hierro, que se cree constituían una
batería basada en el par electroquímico del cobre y el hierro y se han propuesto
varios jugos de frutos, fermentados como electrolitos, como se muestra en la
Figura 3 [13-15].
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Figura 4. Compuesto de intercalación potasio grafito KC8. a) Vista lateral b) Vista superior
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insertar iones de litio y el otro electrodo hecho de óxido de litio cobalto (LiCoO2),
los cuales son estables en el aire. Así con materiales sin litio metálico, se aumentó
la seguridad y eso permitió la producción en gran escala [29].
Los ya mencionados John Goodenough y Arumugan Manthiram,
trabajando en la Universidad de Texas, en 1989 mostraron que los electrodos
positivos que contenían polianiones como los sulfatos producen voltajes más
elevados que los óxidos, debido al efecto de inducción del polianión [30].
Lo cierto es que, desde que en 1991 las compañías Sony y Asahi Kasei
comercializaron las primeras baterías de ion de litio. El desarrollo de éstas ha sido
continuo y su mejoramiento es constante. En resumen y de manera muy simple,
en la Figura 6 se esquematiza una batería de ion de litio con ánodo de grafito y un
cátodo de óxido de litio y cobalto. En la fase de descarga un átomo de litio, en el
cátodo, se divide en un ion de litio y un electrón; el ion de litio migra a través de la
estructura interna del material de la batería, se inserta en el cátodo -por ejemplo
(LiCoO2)-, en tanto que el electrón deja la batería y fluye por el circuito al que está
unida la pila. Durante la fase de carga, los iones de Li se intercalan entre las capas
individuales de grafeno (del grafito) para formar hexacarburo de litio (LiC6).
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BENEFICIOS DE SU APLICACIÓN
Las baterías de Ión-Litio de fosfato de hierro (LiFePO4) son las baterías más
seguras de entre las baterías de Ión-Litio. Y por tanto son las baterías que más
posibilidades ofrecen en el campo de las energías renovables. Sus principales
ventajas respecto a las baterías de plomo-ácido tradicionales son:
3 Veces más densidad de energía por unidad de peso que las de plomo-
ácido
Es decir, que para un mismo tamaño, las baterías de litio son capaces de
almacenar hasta 3 veces más energía. Esto es debido principalmente al reducido
peso atómico del litio [6,9] frente al plomo [209]. Mientras una batería de plomo-
ácido puede almacenar 40 wh/kg, una batería de Ión-Litio puede almacenar
hasta 120wh/kg.
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Voltaje Mayor
A las baterías de plomo les va bien situarse en la franja superior de carga. Con
un 20% de descarga es cuando más vida útil tienen. Por contra, las baterías de
litio funcionan perfectamente con cargas no completas. De hecho, es incluso
preferible no llegar al 100% de carga.
Pueden descargarse casi al completo sin apenas sufrir daños (en contraposición
a las baterías de plomo-ácido que sólo soportan descargas de hasta el 50%).
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INCONVENIENTES
Duración media
Entre 300 y 1000, menos que una batería de níquel cadmio e igual que las de
Ni-MH, por lo que ya empiezan a ser consideradas en la categoría de
consumibles.
Son costosas: su fabricación es más costosa que las de Ni-Cd e igual que las de
Ni-MH, si bien el precio en la actualidad baja rápidamente debido a su gran
penetración en el mercado, con el consiguiente abaratamiento. Podemos decir
que se utilizan en todos los teléfonos móviles y ordenadores portátiles del mundo
y continúa extendiéndose su uso a todo tipo de herramientas portátiles de baja
potencia.
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En una sociedad cada vez más comprometida con el medio ambiente y los
impactos sociales, económicos y ambientales que se producen por las formas de
obtención de energía, la necesidad de un nuevo modelo energético es cada vez
mayor. A continuación, queremos proporcionar una visión sobre las posibilidades
y tipos de baterías y acumuladores que existen en el mercado.
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DISPOSITIVOS
INDUSTRIAL AUTOMOCIÓN
MÓVILES
• Desde el 2004 el • Gran aumento de • BWNi,
100% de baterías uso de baterias Gildemeister y
son de iones de de Li-ion en 5 Nissan a fines de
litio. años. 2018 firmaron un
• Herramientas compromiso de
portátiles, fomentar la
robots, alarmas electromoviidad.
son de Li-ion.
Algunas aplicaciones:
TESLA MOTORS
ENDESA Y SAFT
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RED
VEHÍCULOS ENCGANCHADOS A LA
NISSAN LEAF
• Incremenó la capacidad • Nissan, BMW y Honda estan
de la baterías de coches explorando los vehículos tio
eléctrico en un 55% más V2G en colaboración con
manteniendo el mismo compañias de nergía y
tamaño. software.
• Inplemneta diferentes • Estos vehículos tienen
estaciones de carga
formas con números bidireccionañ(acopio y
distintos de celdas que devolución).
permiten optimizar el • Implementación de una red
espacio disponible de requerimientos de
energía.
• El uso de baterías de litio lo
hace ser el doble de
eficiente que el modelo
Toyota.
• Fabrica más baterías de
iones que el resto d elas
fábricas del mundo.
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4) Covertidor DC DC
5) Motor eléctrico del eje delantero
6) Transmisión del eje delantero
7) Turbo diesel
8) Motor eléctrico del eje trasero
9) Enbrague doble de transmisión DCT
10) Generador termo eléctrico
11) Tanque de combustible
12) Baterías de Litio - Polímetro
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Las baterías de Litio polímetro ofrecen 1,7 veces más densidad de energía
que las baterías de hidruro de níquel–metal, son más resistentes a los cambios
de temperatura, lo que mejora el ciclo de vida, la tasa de autodescarga es un tercio
inferior También tienen significativas ventajas sobre las de litio-Ion, como la
densidad de energía más alta, bajo costo de fabricación, es más resistente al daño
físico y puede manejar más ciclo de carga-descarga antes de que su capacidad
de almacenamiento empiece a disminuir.
CARACTERÍSTICAS
Tensión 3,7V las de (cloruro de Tionilo).
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Respecto a la tecnología de estos carros, hay que anotar que una batería de
ion de litio requiere 0.3 kg de metal Li o 1.5 kg de Li2CO3 por kWh de potencia de
la batería. Un auto híbrido promedio utiliza unos 5 kWh en baterías, esto es 1.5 kg
de litio o 7 kg de Li2CO3 por auto. Pero un auto totalmente eléctrico requiere
baterías de 90 kWh, esto es 3 kg de Litio o 13 kg de Li2CO3 por auto. Se debe
anotar que el precio de las baterías de ion de litio va desde 300-800 US/kWh
(comparada con 50-100 US$/kWh para la tecnología de plomo ácido).
Se hace énfasis en que los dueños de autos Tesla gozan del beneficio de
poder cargarlos en casa, por lo que nunca tienen que visitar una gasolinera ni
gastar un centavo en gasolina. Para recorridos de grandes distancias, la red de
estaciones Supercharger de Tesla ofrece un acceso conveniente y gratuito a
carga de alta velocidad, donde pueden obtener la mitad de una carga en tan sólo
20 minutos. Las estaciones Supercharger ahora conectan rutas populares en
Norteamérica, Europa y Asia Pacífico. Pero los carros son relativamente pocos,
sobre todo por su costo.
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CONCLUSIONES
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RECOMENDACIONES
BIBLIOGRAFÍA
- Otianiano, Carlos (2013). Baterías para almacenar sol y viento. Recuperado de:
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0.html
http://www2.elo.utfsm.cl/~elo383/apuntes/PresentacionBaterias.pdf
- García, Gonzalo (2019). Nueva Batería del Nissan LEAF: así se aumenta a
https://www.hibridosyelectricos.com/articulo/tecnologia/ha-conseguido-nissan-
aumentar-autonomia-leaf-385-kilometros/20190110132127024453.html
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MONOGRAFÍA DE BATERÍAS DE LITIO
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