Munduak botere gehiago behar du, ahal izanez gero, garbi eta berriztagarria den forma batean.Gaur egun, gure energia biltegiratzeko estrategiak litio-ioizko bateriek moldatzen dituzte -teknologia horren abangoardian-, baina zer espero dezakegu datozen urteetan?
Has gaitezen bateriaren oinarri batzuekin.Bateria zelula bat edo gehiagoz osatutako paketea da, eta horietako bakoitzak elektrodo positibo bat (katodoa), elektrodo negatiboa (anodoa), bereizgailu bat eta elektrolito bat ditu.Horietarako produktu kimiko eta material desberdinak erabiltzeak bateriaren propietateetan eragiten du: zenbat energia biltegiratu eta atera dezakeen, zenbat potentzia eman dezakeen edo zenbat aldiz deskargatu eta kargatu daitekeen (ziklo-ahalmena ere deitzen zaio).
Baterien konpainiak etengabe esperimentatzen ari dira merkeagoak, trinkoagoak, arinagoak eta indartsuagoak diren kimikak aurkitzeko.Patrick Bernard - Saft Ikerketa zuzendariarekin hitz egin dugu, eta potentzial eraldatzailea duten hiru bateria-teknologia berri azaldu zituen.
BELAUNALDI BERRIAKO LITIO-IOI BATERIAK
Zer da hori?
Litio-ioizko (li-ioi) baterietan, energia biltegiratzea eta askatzea litio-ioiek elektrodo positibotik negatibora batera eta bestera elektrolitoaren bidez egiten da.Teknologia honetan, elektrodo positiboak hasierako litio-iturri gisa jokatzen du eta elektrodo negatiboak litioaren ostalari gisa.Li-ioizko baterien izenarekin hainbat kimika biltzen dira, material aktibo positibo eta negatiboen perfekziotik hurbil dauden hamarkadetako hautaketa eta optimizazioaren emaitza gisa.Metal oxido edo fosfato litiatuak gaur egungo material positibo gisa erabiltzen diren material ohikoenak dira.Material negatibo gisa grafitoa, baina baita grafito/silizio edo titanio oxido litiatuak ere erabiltzen dira.
Benetako material eta zelulen diseinuekin, datozen urteetan li-ioi teknologia energia-muga batera iritsiko dela espero da.Hala ere, material aktibo apurtzaileen familia berrien aurkikuntza oso berriek egungo mugak desblokeatu beharko lituzkete.Konposatu berritzaile hauek elektrodo positibo eta negatiboetan litio gehiago gorde dezakete eta lehen aldiz energia eta potentzia uztartzeko aukera emango dute.Gainera, konposatu berri hauekin, lehengaien eskasia eta kritikotasuna ere kontuan hartzen dira.
Zein abantaila ditu?
Gaur egun, punta-puntako biltegiratze-teknologien artean, li-ioizko baterien teknologiak energia-dentsitate maila altuena ahalbidetzen du.Karga azkarra edo tenperaturaren funtzionamendu-leihoa (-50 °C eta 125 °C arte) bezalako errendimenduak hobetu daitezke zelula-diseinu eta kimika-aukera handiarekin.Gainera, li-ioizko bateriek abantaila gehigarriak erakusten dituzte, hala nola autodeskarga oso baxua eta bizi-iraupen oso luzea eta bizikleta-errendimenduak, normalean milaka karga/deskarga-ziklo.
Noiz espero dezakegu?
Li-ioizko bateria aurreratuen belaunaldi berria egoera solidoko baterien lehen belaunaldia baino lehen zabalduko dela espero da.Aproposa izango dira aplikazioetan erabiltzeko, hala nola Energia Biltegiratzeko Sistemetanberriztagarriaketa garraioa (itsas, trenbideak,abiazioeta errepidetik kanpoko mugikortasuna) non energia handia, potentzia handia eta segurtasuna derrigorrezkoak diren.
LITIO-SUFRE BATERIAK
Zer da hori?
Li-ioizko baterietan, litio ioiak material aktiboetan gordetzen dira karga eta deskargan zehar ostalari-egitura egonkor gisa jarduten dutenak.Litio-sufrezko (Li-S) baterietan ez dago ostalari-egiturarik.Deskargatzen den bitartean, litio-anodoa kontsumitzen da eta sufrea eraldatzen da hainbat konposatu kimikotan;kargatzean, alderantzizko prozesua gertatzen da.
Zein abantaila ditu?
Li-S bateria batek oso material aktibo arinak erabiltzen ditu: elektrodo positiboan sufrea eta elektrodo negatiboan litio metalikoa.Horregatik bere energia-dentsitate teorikoa izugarri handia da: litio-ioiarena baino lau aldiz handiagoa.Horrek abiazio eta espazio industrietarako egokia da.
Saft-ek egoera solidoko elektrolitoan oinarritutako Li-S teknologiarik itxaropentsuena hautatu eta bultzatu du.Bide tekniko honek energia-dentsitate oso altua, bizitza luzea dakar eta Li-S likidoaren eragozpen nagusiak gainditzen ditu (bizitza mugatua, autodeskarga handia,...).
Gainera, teknologia hau egoera solidoko litio-ioiaren osagarria da bere energia grabimetriko dentsitate handiari esker (+%30 jokoan Wh/kg-tan).
Noiz espero dezakegu?
Oztopo teknologiko handiak gainditu dira dagoeneko eta heldutasun maila oso azkar doa eskala osoko prototipoetara.
Bateriaren iraupen luzea behar duten aplikazioetarako, teknologia hau litio-ioi egoera solidoaren ondoren merkatura iristea espero da.
EGOERA SOLIDOKO BATERIAK
Zer da hori?
Egoera solidoko pilek paradigma aldaketa bat adierazten dute teknologiari dagokionez.Li-ioizko bateria modernoetan, ioiak elektrodo batetik bestera mugitzen dira elektrolito likidoan zehar (eroankortasun ionikoa ere deitzen zaio).Egoera osoko baterietan, elektrolito likidoa konposatu solido batek ordezkatzen du, eta, hala ere, litio ioiak bere barruan migratzeko aukera ematen du.Kontzeptu hau oso urrun dago berria, baina azken 10 urteotan –mundu osoko ikerketa intentsiboari esker– elektrolito solidoen familia berriak aurkitu dira eroankortasun ioniko oso handia dutenak, elektrolito likidoaren antzekoak, hesi teknologiko berezi hori gainditzea ahalbidetuz.
Gaur,SaftIkerketa eta Garapeneko ahaleginak 2 material mota nagusitan oinarritzen dira: polimeroak eta konposatu ez-organikoak, propietate fisiko-kimikoen sinergia lortzeko, hala nola prozesagarritasuna, egonkortasuna, eroankortasuna...
Zein abantaila ditu?
Lehen abantaila handia zelula eta bateria mailan segurtasunaren hobekuntza nabarmena da: elektrolito solidoak ez dira sukoiak berotzen direnean, haien pareko likidoak ez bezala.Bigarrenik, tentsio handiko eta gaitasun handiko material berritzaileak erabiltzeko aukera ematen du, bateria trinkoagoak eta arinagoak ahalbidetuz, iraupen hobea dutenak, autodeskarga murriztuaren ondorioz.Gainera, sistema mailan, abantaila gehigarriak ekarriko ditu, hala nola mekanika sinplifikatua eta baita kudeaketa termikoa eta segurtasuna ere.
Bateriek potentzia-pisu erlazio handia izan dezaketenez, ibilgailu elektrikoetan erabiltzeko aproposak izan daitezke.
Noiz espero dezakegu?
Baliteke egoera solidoko hainbat bateria mota merkatura ateratzea aurrerapen teknologikoak aurrera egin ahala.Lehenengoak grafitoan oinarritutako anodoak dituzten egoera solidoko bateriak izango dira, energia-errendimendua eta segurtasuna hobetzea ekarriz.Denborarekin, litiozko anodo metalikoa erabiltzen duten egoera solidoko bateriaren teknologia arinagoak komertzialki eskuragarri egon beharko lirateke.
Argitalpenaren ordua: 2022-03-03