¿Cómo funcionan las baterías de estado sólido?

Answer 1

Las baterías de estado sólido son las baterías que son particularmente livianas y duraderas, debido a que están diseñadas con electrodos y materiales electrolíticos. Las baterías de iones de litio (Li-Ion) recargables de núcleo líquido, voluminosas e inflamables de hoy en día, quedarán obsoletas debido a las baterías de estado sólido. Las baterías sólidas son cada vez más relevantes con la adopción de vehículos eléctricos (EV) y el crecimiento sin fin en el uso de dispositivos electrónicos portátiles.

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Las razones clave que impulsan el crecimiento del mercado de baterías totalmente de estado sólido incluyen la creciente demanda de vehículos eléctricos y la tendencia creciente de los dispositivos electrónicos. El crecimiento potencial en vehículos eléctricos es uno de los principales impulsores de oportunidades de crecimiento para este mercado. Las baterías de estado sólido son más seguras que las baterías de estado líquido y tienen una mayor eficiencia de rendimiento. Sin embargo, el alto costo asociado con las baterías de estado sólido en comparación con las baterías tradicionales y el rendimiento ineficiente en bajas temperaturas son algunas de las restricciones en el mercado. Las principales empresas manufactureras están trabajando para la comercialización a gran escala de baterías de estado sólido, lo que impulsará aún más el mercado en los próximos años.

Answer 2

Las baterías de estado sólido, como se mencionó anteriormente, se basan en una membrana electrolítica sólida con materiales de electrodos positivos y negativos sólidos. Durante la carga o descarga, los iones viajan a través de una matriz sólida conductora de iones (en lugar de moverse a través de una sal iónica disuelta en un solvente) para permitir que ocurran las reacciones de carga o descarga.

Las baterías de estado sólido son importantes porque los electrolitos sólidos permiten algunas tecnologías que pueden hacer que las baterías sean más densas en energía o tengan una mayor vida útil, que es lo que necesitamos si queremos que los autos eléctricos tengan un mayor alcance o duren más.

Una es que los electrolitos sólidos ayudan a prevenir la formación de “dendritas” en los electrodos que platean el metal a propósito para almacenar energía. Cuando se platea metal, es muy difícil obtener un acabado uniforme; en cambio, las estructuras puntiagudas y delgadas crecen de manera desigual desde la superficie de la placa, e incluso pueden crecer tanto a través del electrolito como para tocar el electrodo negativo con el positivo y provocar un cortocircuito en la celda, lo que puede ser muy peligroso. Se puede pensar que algunos electrolitos sólidos, si son lo suficientemente fuertes, “empujan” el crecimiento de la dendrita y ayudan a formar una placa uniforme. Esto permitiría que los electrodos de metalizado muy densos en energía funcionen mejor.

Otra forma en que los electrolitos sólidos ayudan a las baterías a durar más tiempo se ocupa específicamente de las baterías de iones de litio. Cuando carga por primera vez una batería normal de iones de litio, se produce una reacción entre el electrolito de sal de litio líquido y el electrodo de carbono que forma una capa que ayuda a proteger el carbono y evita que los dos componentes reaccionen más. Esto se llama interfaz de electrolito sólido (“capa SEI”). La durabilidad de la batería está determinada en gran medida por esta capa muy delgada y frágil. Los electrolitos sólidos, por otro lado, no reaccionan como los electrolitos líquidos de sal de litio y no forman esta capa. Como tal, la durabilidad de la batería no está limitada por la compatibilidad entre el carbono y el electrolito, por lo que las baterías pueden durar más.

La desventaja de las baterías de estado sólido es que es difícil encontrar un electrolito sólido que permita que los iones se muevan a través de él tan bien como lo hacen a través de soluciones salinas. Esta conductividad más baja puede resultar en tiempos de carga y descarga más lentos. Y los electrolitos sólidos también pueden ser más caros.

Answer 3

Las baterías de estado sólido son una celda electroquímica, como cualquier otra batería, con un ánodo, un cátodo y un electrolito. A diferencia de las baterías de plomo-ácido, los electrodos y electrolitos son sólidos.

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