Las baterías de iones de litio son una de las tecnologías más maduras para almacenar energía. No obstante, como es bien sabido, éstas se degradan. Las baterías tienen una degradación por vida de calendario y por ciclado de la batería. Es decir, las baterías pierden capacidad tanto si se ciclan como si no.
La principal responsable de la degradación de una batería de iones de litio es la SEI (Solid Electrolyte Interface). Podríamos resumir el proceso de degradación de la siguiente forma:
1. El grafito del ánodo opera con voltajes fuera del rango de estabilidad electroquímico de los componentes del electrolito y, por tanto, es inestable electroquímicamente.
2. Durante la primera carga, se forma una película de pasivación metaestable sobre la superficie anódica SEI. Se produce consumo irreversible de Li y del electrolito.
3. Durante los primeros ciclos se produce la formación de la SEI, pero durante el ciclado se produce su crecimiento y estabilización.
4. Durante la carga y descarga de la batería se produce la variación del volumen del grafito provocando la rotura de la SEI.
5. Debido a esta rotura, el grafito entra en contacto nuevamente con el electrolito, formando la SEI y consumiendo más litio.
✅ Esta formación, engrosamiento y rotura continua de la SEI provoca una disminución continua de la capacidad y aumenta la resistencia interna de la batería.
𝗣𝗲𝗿𝗼 ¿𝗰ó𝗺𝗼 𝗶𝗻𝘁𝗲𝗿𝘃𝗶𝗲𝗻𝗲 𝗹𝗮 𝘁𝗲𝗺𝗽𝗲𝗿𝗮𝘁𝘂𝗿𝗮 𝗲𝗻 𝘁𝗼𝗱𝗼 𝗲𝘀𝘁𝗲 𝗽𝗿𝗼𝗰𝗲𝘀𝗼? Arrhenius tiene la respuesta.
La ecuación de Arrhenius es una fórmula matemática que describe cómo la velocidad de una reacción química depende de la temperatura. A mayor temperatura, mayor velocidad de reacción.
✅ El impacto negativo de las temperaturas elevadas sobre el comportamiento se atribuye principalmente a una mayor velocidad de degradación del SEI, ya que, la película de la SEI comienza a degradarse o a disolverse.
La velocidad de reacción aumenta porque la fracción de moléculas que sobrepasan la energía de activación es mayor.
¿Quieres saber más? ¡Hablémos!
Firmado: Iván Jares (perfil LinkedIn)
Director de Proyectos Industriales DSP Solar