GOVIND BHUTADA

Las baterías de iones de litio están en el centro de la transición de energía limpia como la tecnología clave que impulsa los vehículos eléctricos (EV) y los sistemas de almacenamiento de energía. Sin embargo, existen muchos tipos de baterías de iones de litio, cada una con ventajas y desventajas.

La siguiente infografía muestra las compensaciones entre las seis principales tecnologías de cátodos de iones de litio según la investigación de Miao et al. y la Battery University.

Diseño gráfico por Cristina Kostandi y Clayton Wadsworth

COMPRENDER LAS SEIS TECNOLOGÍAS PRINCIPALES DE IONES DE LITIO
Cada uno de los seis tipos diferentes de baterías de iones de litio tiene una composición química diferente.

Los ánodos de la mayoría de las baterías de iones de litio están hechos de grafito. Por lo general, la composición mineral del cátodo es lo que cambia, lo que marca la diferencia entre las químicas de las baterías.

El material del cátodo normalmente contiene litio junto con otros minerales, como níquel, manganeso, cobalto o hierro. Esta composición determina en última instancia la capacidad, la potencia, el rendimiento, el costo, la seguridad y la vida útil de la batería.

Con eso en mente, echemos un vistazo a las seis principales tecnologías de cátodos de iones de litio.

1. ÓXIDO DE COBALTO DE MANGANESO DE NÍQUEL DE LITIO (NMC)
Los cátodos NMC suelen contener grandes proporciones de níquel, lo que aumenta la densidad de energía de la batería y permite autonomías más largas en los vehículos eléctricos.

Sin embargo, el alto contenido de níquel puede hacer que la batería sea inestable, por lo que se utilizan manganeso y cobalto para mejorar la estabilidad térmica y la seguridad. Varias combinaciones de NMC han tenido éxito comercial, incluido NMC811 (compuesto de 80% de níquel, 10% de manganeso y 10% de cobalto), NMC532 y NMC622.

2. ÓXIDO DE LITIO, NÍQUEL, COBALTO Y ALUMINIO (NCA)
Las baterías NCA comparten ventajas basadas en níquel con NMC, incluida la alta densidad de energía y potencia específica. 

En lugar de manganeso, NCA usa aluminio para aumentar la estabilidad. Sin embargo, los cátodos NCA son relativamente menos seguros que otras tecnologías de iones de litio, son más caros y, por lo general, solo se usan en modelos EV de alto rendimiento.

3. FOSFATO DE HIERRO Y LITIO (LFP)
Debido a que utilizan hierro y fosfato en lugar de níquel y cobalto, las baterías LFP son más baratas de fabricar que las variantes a base de níquel. 

Sin embargo, ofrecen menos energía específica y son más adecuados para vehículos eléctricos estándar o de corto alcance. Además, LFP se considera una de las químicas más seguras y tiene una larga vida útil, lo que permite su uso en sistemas de almacenamiento de energía.

4. ÓXIDO DE COBALTO DE LITIO (LCO)
Aunque las baterías LCO son muy densas en energía, sus inconvenientes incluyen una vida útil relativamente corta, baja estabilidad térmica y potencia específica limitada. 

Por lo tanto, estas baterías son una opción popular para aplicaciones de baja carga como teléfonos inteligentes y computadoras portátiles, donde pueden entregar cantidades relativamente pequeñas de energía durante períodos prolongados.

5. ÓXIDO DE MANGANESO DE LITIO (LMO)
También conocidas como baterías de espinela de manganeso, las baterías LMO ofrecen seguridad mejorada y capacidades de carga y descarga rápidas. 

En los EV, el material del cátodo LMO a menudo se mezcla con NMC, donde la parte LMO proporciona una alta corriente al acelerar, y NMC permite rangos de conducción más largos.

6. TITANATO DE LITIO (LTO)
A diferencia de las otras químicas anteriores, donde la composición del cátodo marca la diferencia, las baterías LTO utilizan una superficie de ánodo única hecha de óxidos de litio y titanio. 

Estas baterías presentan una seguridad y un rendimiento excelentes bajo temperaturas extremas, pero tienen poca capacidad y son relativamente caras, lo que limita su uso a gran escala.