Estructura de la batería de iones de litio que se calienta a bajas temperaturas

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• La electroquímica
• Almacenamiento de energía

Sus antecedentes:

• Las baterías de iones de litio experimentan una degradación significativa de la potencia por debajo de 0 °C, lo que dificulta las aplicaciones en climas fríos.
• Las soluciones actuales implican calentamiento externo o aditivos de electrolitos, que tienen limitaciones.
• La pérdida de energía a baja temperatura afecta el alcance, la carga y el rendimiento del vehículo eléctrico.

Objetivo del estudio:

• Para introducir una nueva estructura de batería de iones de litio, la célula de "batería para todo clima".
• Demostrar un mecanismo de autocalentamiento que funcione sin dispositivos externos o aditivos.
• Mejorar el rendimiento electroquímico a baja temperatura para una alta potencia de descarga y carga.

Principales métodos:

• Desarrollo de una arquitectura única de celdas de baterías de iones de litio que permite el autocalentamiento interno.
• Prueba de la velocidad y el consumo de energía del mecanismo de autocalentamiento a temperaturas bajo cero.
• Evaluación de la potencia de salida de la célula autocalentada y comparación con las células de iones de litio convencionales.

Principales resultados:

• La "batería para todo clima" se calienta a sí misma a 0 °C en 20 a 30 segundos a -20 °C a -30 °C, utilizando una capacidad mínima (3,8-5,5%).
• A -30°C, la célula autocalentada ofrece entre 6,4 y 12,3 veces más potencia (1,061/1,425 W/kg) que las células de última generación.
• El mecanismo de autocalentamiento crea una interfaz electroquímica favorable para mejorar la potencia.

Conclusiones:

• La "batería para todos los climas" reduce efectivamente la pérdida de energía a baja temperatura en las células de iones de litio.
• Esta tecnología puede permitir sistemas eficientes de parada y arranque del motor, lo que podría ahorrar combustible en los vehículos.
• Las aplicaciones se extienden a los vehículos eléctricos enchufables, la robótica y la exploración espacial debido a su eficiente autocalentamiento.