SK se jacta de que en la LFP ha reemplazado los nanotubos en la pasta por polvo. Parece ser la primera confirmación oficial de los nanotubos.
El fabricante surcoreano de celdas y baterías de litio-ion, SK On, se enorgulleció de haber logrado producir cátodos para celdas LFP en los que los nanotubos aplicados como parte de la pasta fueron reemplazados por nanotubos en forma de polvo. Puede no sonar demasiado impresionante, pero en realidad explica mucho acerca de los avances enormes que hemos observado en los últimos años en el segmento de celdas de litio-fierro-fosfato fabricadas en China.
La situación de las celdas LFP un poco más comprensible
Índice
La situación de las celdas LFP un poco más comprensible
Cómo funciona la carga de una celda de litio-ion
Nanotubos confirmados oficialmente
Cómo funciona la carga de una celda de litio-ion
A principios de la década actual, las celdas de litio-ferro-fosfato (LFP) presentaban bajas densidades energéticas y se cargaban lentamente; sus principales ventajas frente a las Li-NCM eran una degradación ligeramente más lenta y un precio más bajo. Desde 2024, las celdas LFP chinas están estableciendo récords en cuanto a velocidad de carga, sus densidades energéticas han alcanzado niveles similares a los de las Li-NCM, y sus precios no solo no han aumentado, sino que incluso han disminuido. Un comunicado de SK On, al que tuvo acceso el portal The Elec, explica en detalle este tema.
Flujo de iones de litio durante la carga. Se observan la cátodo (a la izquierda) y el ánodo (a la derecha) (c) US DoE
El proceso de carga de la celda Li-ion consiste en bombear iones de litio desde la cátodo hacia la anodo. Las anodos están compuestos principalmente por grafito, cuya estructura es una extensa red de átomos de carbono con una gran cantidad de espacio entre ellos. No hay desvíos. Cuando un ion de litio cae en uno de esos espacios, a ambos lados se encuentran enormes áreas que se extienden hasta el horizonte [en su escala], donde puede establecerse justo donde llegue el electrón.
No obstante, esos iones de litio deben provenir de algún lugar allí; deben haber flotado desde las cátodos. El problema es que los cátodos son estructuras cristalinas mucho más complejas (en la ilustración de arriba: verdes, a la izquierda). Para que los iones de litio se liberen de ellos, deben recorrer caminos sinuosos. Hasta ahora no estaba claro cómo lograron los chinos hacer que sus cátodos liberaran iones a tal velocidad. Al menos oficialmente, ya que surgieron conjeturas sobre nanotubos, una capa SEI enriquecida y formada preliminarmente, o iones de litio libres que flotan en la electrolito.
Nanotubos confirmados oficialmente
Y ahora la información de SK On, que probablemente se apropió de las mejores celdas chinas mientras trabajaba en sus propias celdas LFP: “en las cátodos utilizamos nanotubos”. Estos, que anteriormente se aplicaban en forma de pasta (es decir, con disolvente), ahora tienen forma de polvo. No hay dudas de que los coreanos copiaron su “descubrimiento” de los chinos, ya que estos están a la vanguardia mundial en la producción de celdas LFP. En otras palabras, las celdas LFP chinas pueden cargarse con potencias tan enormes (=las cátodos liberan rápidamente los iones de litio) porque las empresas de ese país han empleado nanotubos en ellas. Estos actúan como autopistas, tuberías a través de las cuales los iones de litio pueden salir de la anoda sin desviarse por la estructura cristalina.
SK On no estuvo lista para producir celdas LFP hasta el año 2023
No está claro si las nanotubos también se encuentran en las ánodos, pero allí podría ser más importante otra forma de carbono: el grafeno [suposiciones extremas de la redacción de Elektrowoz]. Su red que rodea los granos de grafito permite aumentar la densidad de energía mediante la adición de silicio (Si/C), ya que protege las estructuras de la destrucción causada por los iones de litio. SK no se jacta de esto, pero sabemos que los fabricantes chinos de celdas cargan las ánodos con silicio desde hace tiempo; hoy en día este componente ya representa varios porcentajes del material de la electrodo.
En cuanto al propio descubrimiento de SK On: el uso de nanotubos en polvo en lugar de en pasta permite prescindir de la etapa de calentamiento de la electrodos para evaporar el disolvente. Al parecer, los nanotubos pueden mezclarse simplemente con el material catódico, prensarse y su funcionamiento es tan bueno como en el caso de las pastas. Esto es importante porque el calentamiento es un proceso energéticamente costoso, mientras que con catodos secos este proceso se vuelve completamente innecesario.
Nanotubos ordenados bajo el microscopio (c) Meijo Nano Carbon, fuente: BusinessWire
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