Jonathan Dender Zambrano Materia: Proyectos

Problema tecnologa

Bateras de mayor duracin y ciclos de recarga ms rpido

Las bateras son dispositivos qumicos para almacenar energa. Se componen de dos partes, los electrodos, hechos de compuestos electroqumicamente activos y separados por otro material, el electrolito, que es aislante electrnicamente pero no iones de conducta. La batera suministra energa a travs del movimiento de los electrones, al pasar de un electrodo a otro a travs de un circuito externo.

BATERAS DE LITIO

La larga vida de las bateras de iones de litio ha hecho que proliferen en todo tipo de dispositivos, desde telfonos mviles y electrnica de consumo en general a implantes mdicos de todo tipo. Pero estas bateras se basan en reacciones qumicas que pasan por la disolucin de las sales de litio con disolventes orgnicos, lo que supone asumir un cierto grado de riesgo de terminen en llamas. Algo que no sucedera si las clulas de la batera estuvieran hechas solo de materiales slidos.Para aumentar la potencia, la duracin o la seguridad, es necesario mejorar los materiales de los electrodos y electrolitos

AEROGRAPHITE

Es un material estable y tambin conductor, por lo que podra ser perfectamente utilizable en los electrodos que tenemos en las actuales bateras. Adems, la alta conductividad que poseen este tipo de materiales, haran que las bateras pudiesen ser considerablemente ms pequeas y ligeras, son sacrificar el rendimiento global del sistema.

BATERAS DE SODIO (IN-SODIO)

Una lnea prometedora son las bateras de iones de sodio. El equipo dirigido por M.Rosa Palacn, en el Instituto de Ciencia de Materiales de Barcelona, est trabajando en ellos. "sodio es ms barato que el litio, que es un elemento raro y escaso, y su qumica es similar ", explica Palacn.la tecnologa del in-sodio posee varias ventajas con respecto a la basada en el litio. Quizs la ms importante es que el sodio es mucho ms abundante que el litio en la naturaleza, lo que hace que el sodio tenga un costo ms bajo y sea menos susceptible a sufrir fluctuaciones extremas del precio a medida que el mercado de las bateras se extienda.

Problema de peso para (in-sodio)

Los iones de sodio son aproximadamente tres veces ms pesados que sus rivales de litio, y su mayor peso les hace ms difcil viajar de un lado a otro entre los electrodos de una batera. Debido a ello, los cientficos deben tener especial cuidado al escoger la qumica apropiada de la batera para que trabaje bien con el sodio a escala atmica

BATERIAS GRAFENO-SILICIO

La idea es utilizar el grafeno para estabilizar partculas de silicio, que gracias a su gran capacidad de alojar tomos de litio son capaces de lograr una capacidad del nodo de 1 250mAh/g, que supone multiplicar por 4 la capacidad del nodo de las bateras actuales y se traduce en una densidad energtica de 525Wh/kg, tres veces ms que las bateras de ion-litio convencionales.El compuesto se produce utilizando un mtodo patentado que emplea materias primas de bajo precio y que puede llevarse a cabo a gran escala.Una vez hechas las pruebas correspondientes, los cientficos han visto que estas bateras de grafeno ofrecen la misma capacidad que una de ion litio, con el aadido de queslo tardan 16 segundos en cargarse.

BATERAS DE LITIO-AZUFRE PARA AUTOS

Estas nuevasbateras de Litio-Azufretendran una densidad energtica dealrededor de los 350 a 500 Wh/kg(segn el nmero de ciclos de carga y descarga que acumule).

Para ello se recurre a un elemento que no nos es extrao, elgrafeno, material que tiene varios frentes abiertos muy prometedores: enbateras, ensupercondensadores, enpilas de combustiblede hidrgeno y hasta enclulas fotovoltaicas.La celda de esta batera consta de un nodo de litio metal, unctodo de xido de grafeno recubierto de azufrey un electrlito lquido inico.Las bateras de Litio-Azufre pueden ser ms baratas que las de iones de litio actuales, y adems tienen menos problemas de sobrecalentamiento.Los investigadores esperan poder dar el siguiente paso, y en colaboracin con la industria, poder seguir trabajando en esta celda, hacer prototipos ms grandes, por ejemplo a escala de coche, aumentar algo ms la densidad energtica y comprobar su funcionamiento y durabilidad en condiciones ms extremas.Tampoco debemos olvidar que se ha avanzado mucho en laresistencia y durabilidadde las bateras y en que estas soporten mejor las altas temperaturas a las que son sometidas cuando se realiza unarecarga rpida, que implica una potencia elctrica muy alta.BATERAS MS SEGURAS

Un problema comn es la seguridad.El electrolito es un disolvente orgnico e inflamable.A veces, las condiciones extremas (sobrecarga o cortocircuito, por ejemplo) pueden provocar este material a quemar.Esto es lo que al parecer ocurri en elcaso reciente de un Boeing 757 Dreamlinery en el caso de uncoche elctrico, que despus de un accidente prendi fuego.

LA TECNOLOGA NANODOT

Recargar bateras en en solo 30 segundos

StoreDot es una pequea startup israel que, en vez de seguir el camino que estn transitando las dems compaas, ha desarrollado una nueva tecnologa, a la que han llamado Nanodot que nos permitir cargar completamente la batera de un smartphone en 30 segundos.LAS VENTAJAS DE LA NANOTECNOLOGAPara hacerlo posible los ingenieros de StoreDot han desarrollado un nuevo compuesto bio-orgnico de nanocristales que es el que utilizan tanto en los electrodos (ctodo y nodo), que almacenan la energa de la batera. Las peculiares propiedades elctricas de esta sustancia, que es a la que han llamado Nanodot, son las que permiten cargar la batera auna velocidad increblemente .Para que esta innovacin sea posible no solo es necesario modificar la estructura y la composicin de las bateras, sino tambin el cargador. Es imprescindible utilizar unmdulo de carga especial, capaz de suministrar la corriente necesaria, la naturaleza orgnica de este compuesto permite fabricarlo manteniendo su precio bajo control.PROYECTOS AUMENTAN LAS POSIBILIDADESHay muchos proyectos que invitan a creer que,aunque algunos de ellos puedan ser ms lejanos, otros son ms factibles a corto plazo, y si bien los ms sorprendentes:

Lasbateras de nquel-zinctambin lo son, y aunque no son un sustituto de las de iones de litio, si lo seran de las de nquel e hidruro metlico, por ser muy similares pero con mayor capacidad y menor coste. Menor coste tendran tambin lasbateras de iones de litio flexibles, que adems serviran para otros usos interesantes. Con lasbateras de iones de litio y esponja de cobreen cambio, no se aumenta tanto la densidad energtica, pero s se aumenta mucho la velocidad a la que se puede recargar la batera, hasta 24 veces ms rpido. Las bateras deiones de litio y nanofosfatoEXTvan en la lnea de aumentar la vida til de las bateras, y por las pruebas realizadas aumenta entre el doble y el triple. A ms largo plazo tenemos proyectos tanto ms prometedores, como las bateras deiones de litio y esponja de aluminio, con tres veces ms capacidad. O lasbateras de litio-aire, que aunque todava hay que investigar ms, podran dar cinco veces ms capacidad de carga. Pero esta cuestin de la densidad energtica no se queda solo ah, lasbateras de iones de litio y silicio-grafenopodran llegar a tenerdiez veces ms capacidad.. Y por qu no, tambin se est investigando enbateras con electrlito lquido repostable, donde la recarga no se hara enchufando el coche, sino drenando el electrlito descargado y rellenando el depsito con electrlito cargado.

REFERENCIAS

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http://www.motorpasion.com/espaciotoyota/como-funcionan-los-sistemas-de-recarga-de-baterias-inalambricosMotorpasion - 21 de marzo de 2012