Fosfato de litio y hierro frente a iones de litio

Introducción

Las pilas de litio-hierro-fosfato y de litio-ión se encuentran entre las baterías recargables más utilizadas. Se utilizan en muchas industrias diferentes. Ambas tienen sus ventajas y desventajas.

Composición química y estructura

El litio hierro fosfato contiene litio, hierro y fosfato. Es una estructura muy estable. Las baterías de iones de litio suelen utilizar óxido de litio y cobalto o sus variaciones con níquel, manganeso y cobalto. La química del ion litio es más variada. Tiene un mayor movimiento de electrones, pero a costa de la estabilidad térmica.

Densidad energética

Las baterías de iones de litio son más densas energéticamente. Tienen una capacidad de 150 a 200 vatios hora por kilogramo. Las baterías de litio hierro fosfato tienen entre 90 y 120 vatios hora por kilogramo de capacidad. En la práctica, esto significa que las baterías de iones de litio almacenan más energía en menos espacio. Por este motivo, se emplean mucho en aparatos electrónicos de consumo portátiles.

Ciclo de vida y durabilidad

Las baterías de hierro fosfato de litio tienen un ciclo de vida extremadamente largo. Pueden tener más de 2.000 ciclos de carga si se utilizan correctamente. Las baterías de iones de litio duran entre 500 y 1000 ciclos. Aunque las baterías de iones de litio ofrecen una mayor densidad energética, pierden su capacidad más rápidamente con el paso del tiempo. Esto significa que para aplicaciones que exigen longevidad, el litio hierro fosfato puede resultar una mejor opción.

Seguridad y estabilidad térmica

La seguridad es siempre una prioridad en cualquier batería. Las pilas de litio hierro fosfato son especialmente conocidas por su estabilidad térmica y seguridad de uso. Tienen una composición química más robusta que es menos propensa a sobrecalentarse e incendiarse. Las baterías de iones de litio, aunque son seguras si se utilizan correctamente, exigen medidas de seguridad adicionales. Funcionan bajo niveles de tensión más elevados y requieren una gestión rigurosa de la batería para evitar daños.

Características de carga/descarga

Ambas baterías se cargan y descargan a gran velocidad. Las baterías de iones de litio son capaces de manejar métodos de carga más rápidos y pueden soportar fácilmente altas corrientes de descarga. Las baterías de litio hierro fosfato proporcionan una tasa de carga y descarga estable y moderada. Proporcionan una corriente constante, lo que resulta adecuado cuando se necesita estabilidad en lugar de una carga rápida.

Impacto medioambiental y disponibilidad de materiales

Las pilas de litio hierro fosfato utilizan materiales más extendidos y respetuosos con el medio ambiente. El fosfato y el hierro están en todas partes y son menos caros. El cobalto y el níquel se utilizan a menudo en las baterías de iones de litio. Éstos tendrían un legado medioambiental potencialmente más duro. Estos elementos se producen a veces bajo cuestiones éticas y medioambientales. En términos de sostenibilidad, el fosfato de hierro y litio tiene ventajas en cuanto a disponibilidad de materiales.

Aplicaciones e idoneidad

He visto ambas baterías en uso real. Las baterías de iones de litio se utilizan en ordenadores portátiles, teléfonos móviles y coches eléctricos que requieren almacenamiento de energía de pequeño tamaño. Las baterías de litio-hierro-fosfato se utilizan en autobuses eléctricos, sistemas solares y usos en los que se requiere un ciclo de vida largo. Dependiendo de la necesidad de densidad de energía o del ciclo de vida, una puede ser mejor que la otra. Por ejemplo, un propietario puede elegir las de litio hierro fosfato por su fiabilidad, pero un diseñador de aparatos tecnológicos puede decantarse por las de iones de litio por su energía compacta.

Comparación de costes

Las baterías de litio hierro fosfato son probablemente menos caras. Las materias primas son menos costosas y el proceso de fabricación es más sencillo. Las baterías de iones de litio pueden ser costosas debido a su potencial de alta densidad energética y a los precios más elevados de los materiales de calidad. El presupuesto y las necesidades reales de uso tendrán que determinar la mejor inversión.

Tabla resumen: Fosfato de hierro y litio frente a ion de litio

Conclusión

En este artículo hemos comparado las baterías de litio-hierro-fosfato y las de litio-ión. Cada tipo de batería tiene sus ventajas. Las de litio-hierro-fosfato son excelentes por su seguridad, elevada vida útil y mínimo impacto ambiental. Las baterías de iones de litio son deseables por su alta densidad energética y pequeño tamaño. Su elección depende de lo que sea importante para su aplicación. Espero que este resumen le ayude a elegir en función de las diferencias aparentes de composición, rendimiento y coste. Para más artículos sobre baterías, consulte Stanford Advanced Materials (SAM).

Preguntas más frecuentes

F: ¿Qué batería tiene un ciclo de vida mayor?

P: Las baterías de litio hierro fosfato suelen superar los 2000 ciclos, más que la mayoría de las baterías de iones de litio.

F: ¿Qué batería se utiliza más en equipos portátiles?

P: Las baterías de iones de litio se utilizan más debido a su alta densidad energética y su pequeño tamaño.

F: ¿Cuál es más ecológica?

P: El litio hierro fosfato utiliza materiales más abundantes y tiene un menor impacto medioambiental.