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Cooperación
Baterías: una visión para 2030 I
Carlos López Serrano
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lopezc022182@hotmail.com Químico Farmacéutico por la UAM, Maestro en Bussines Administrativo por la Universidad de las Américas .
No sería prudente asumir que las baterías de iones de litio “convencionales” se están acercando al final de su era, por lo que discutimos las estrategias actuales para mejorar los sistemas de generación actual y próxima, donde se necesitará un enfoque holístico para desbloquear una mayor densidad de energía y al mismo tiempo mantener vida y seguridad. Terminamos revisando brevemente las áreas donde se necesitarán avances científicos fundamentales para habilitar nuevos y revolucionarios sistemas de baterías. Las baterías de iones de litio (LIB), si bien se desarrollaron comercialmente por primera vez para dispositivos electrónicos portátiles, ahora son omnipresentes en la vida diaria, en aplicaciones cada vez más diversas que incluyen automóviles eléctricos, herramientas eléctricas, dispositivos médicos, relojes inteligentes, drones, satélites y almacenamiento a gran escala. A medida que se multiplica el uso de la batería, también lo hacen los requisitos específicos, con una creciente divergencia de diseños y tamaños de baterías para adaptarse a cada uso específico. Un desafío urgente, especialmente durante la próxima década, es desarrollar baterías que contribuyan de manera significativa a reducir y eventualmente eliminar las emisiones de carbono para 2050, en algunos países, incluido el Reino Unido, con el fin de mitigar el calentamiento global. Las LIB actuales son aptas para la regulación de frecuencia, el almacenamiento a corto plazo y las aplicaciones de micro-redes, pero los gastos y, en el futuro, los problemas de recursos minerales, todavía impiden su difusión en la red. Hay muchas alternativas sin ganadores claros o caminos favorecidos hacia el objetivo final de desarrollar una batería para uso generalizado en la red. Las LIB actuales están altamente optimizadas y operan durante meses o años, y se espera que algunas funcionen durante décadas. Este es un logro considerable, dado que muchos de los materiales operan fuera de sus ventanas de estabilidad termodinámica, la batería sobrevive formando una capa de pasivación, o interfase de electrolitos sólidos (SEI), evitando una mayor degradación de los electrolitos. En el lado del cátodo, la corrosión del colector de corriente de Al es mitigada por la descomposición de las sales de electrolitos, de nuevo, produciendo una capa de pasivación estable. Si bien algunos avances fueron fortuitos, la mayoría fueron el resultado de esfuerzos de investigación extensos y globales, lo que condujo a un sistema altamente optimizado que se ajustaba a muchos propósitos. En consecuencia, nuestros sistemas comerciales actuales contienen materiales que operan con densidades de energía que operan cada vez más cerca de sus límites fundamentales, es decir, una mayor remoción de litio del cátodo da como resultado transformaciones estructurales irreversibles o pérdida de oxígeno, mientras que en el ánodo no quedan vacantes en la red.
Acomodar más iones de Li.
Los separadores y colectores de corriente se están volviendo más delgados y las baterías se están impulsando a voltajes más altos a través de revestimientos de superficie, aditivos de electrolitos y optimización de la morfología. No sería prudente asumir que las LIB “convencionales” se acercan al final de su era; muchos enfoques de ingeniería y química todavía están disponibles para mejorar su desempeño. Si bien gran parte de la investigación se centra en realizar mejoras en componentes individuales, se necesitará un enfoque holístico para desbloquear una mayor densidad de energía y al mismo tiempo mantener la vida útil y la seguridad. Los recursos también son críticos con aumentos masivos en la producción. El cambio a materiales ricos en Niquel (Ni) en vehículos eléctricos (abordando las preocupaciones de minería de Cobalto) significa que los recursos de Ni también se vuelven críticos.
Optimización de las químicas comerciales actuales y relacionadas
Esta es un área con un enorme esfuerzo de investigación aplicada y fundamental global en curso. Un fuerte enfoque es mitigar la degradación, aumentar la longevidad (e indirectamente el costo) y porque la degradación se vuelve más severa a medida que aumentan los voltajes y, por ejemplo, se agregan más Ni y Si al cátodo y ánodo, respectivamente. También se espera que el aprendizaje de estos estudios pueda generalizarse y aplicarse a la próxima generación de químicas de baterías.
Cátodos
A medida que estos materiales de electrodos positivos son empujados a voltajes y contenidos de níquel cada vez más altos, el aumento de las tasas de oxidación de electrolitos y el crecimiento de la capa superficial de sal de roca (RSL) se vuelven cada vez más problemáticos para mantener la vida útil práctica de las celdas, la formación de RSL generalmente conduce a un aumento de impedancia . Se ha propuesto que la formación de RSL y la pérdida concomitante de oxígeno son el principal impulsor de la oxidación de electrolitos a altos voltajes, en lugar de las corrientes faradaicas, que afectan a los materiales desde LiNiO2 hasta LCO. Sin embargo, quedan muchas preguntas fundamentales. ¿Qué factores químicos determinan la tasa de difusión de oxígeno y el crecimiento de RSL? ¿Se oxidan los componentes del electrolito en la superficie del electrodo o en la solución? El desarrollo de modelos micromecánicos detallados guiará la optimización de la morfología de las partículas (tamaño y forma) para diversos materiales y aplicaciones. Sin embargo, todos estos posibles avances dependen de la capacidad del campo para conectar conceptos fundamentales con el complejo comportamiento multiproceso de los LIB modernos y, en última instancia, demostrar que esto conduce a una vida útil más larga. Para ello, se requiere una mayor comprensión fundamental, obtenida a través de cuidadosos estudios experimentales y teóricos. 1/2
Las Baterías de Iones de Litio actuales están “ altamente optimizadas y operan durante meses o años, y se espera que algunas funcionen durante décadas”
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Regulación
Diario Oficial de la Federación
09/Febrero/2021 CENTRO NACIONAL DE CONTROL DE ENERGIA
Aviso por el que se dan a conocer las Tarifas de Operación del Centro Nacional de Control de Energía, para el periodo que comprende del 1 de enero al 31 de diciembre de 2021, o hasta en tanto se expidan las disposiciones administrativas de carácter general a que se refieren los artículos 138, de la Ley de la Industria Eléctrica y 47, del Reglamento de la Ley de la Industria Eléctrica; o se actualicen las tarifas reguladas.
09/Febrero/2021 SECRETARIA DE HACIENDA Y CREDITO PUBLICO
Acuerdo por el que se dan a conocer los porcentajes y los montos del estímulo fiscal, así como las cuotas disminuidas del impuesto especial sobre producción y servicios aplicables a los combustibles que se indican, correspondientes al periodo que se especifica.
Acuerdo por el cual se dan a conocer los montos de los estímulos fiscales aplicables a la enajenación de gasolinas en la región fronteriza con los Estados Unidos de América, correspondientes al periodo que se especifica.
Acuerdo por el cual se dan a conocer los montos de los estímulos fiscales aplicables a la enajenación de gasolinas en la región fronteriza con Guatemala, correspondientes al periodo que se especifica.
Acuerdo CNH.E.60.006/2020 por el que se emiten los Lineamientos de Supervisión.
04/Febrero/2021 COMISION FEDERAL DE ELECTRICIDAD
Acuerdo por el que se establecen los días inhábiles para la tramitación de los recursos de reconsideración ante la Instancia Colegiada a que hace referencia el artículo 83, fracción I, de la Ley de la Comisión Federal de Electricidad.
Modificaciones al Estatuto Orgánico de la Comisión Federal de Electricidad.
Referencias
Baterías: una visión para 2030 I Gray P Clare et all. (Dic 2020). Prospects for lithium-ion batteries and beyond—a 2030 vision. Nature communications
