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http://ciqa.repositorioinstitucional.mx/jspui/handle/1025/655| Formulación de polielectrolitos a base de derivados de poli(óxido de etileno) para su implementación en baterías de litio: una alternativa hacia la electrificación de vehículos | |
| CECILIA VELA REA | |
| Acceso Abierto | |
| Atribución-NoComercial-SinDerivadas | |
| Especialización en Química Aplicada | |
| El sector automotriz se ha reportado como el segundo mayor consumidor de energía a nivel mundial, causando una gran preocupación por el crecimiento exponencial del consumo energético que enfrenta la sociedad en la actualidad.
Con el fin de mitigar esto, se han realizado diferentes iniciativas para implementar la electrificación vehicular, desarrollando
nuevas alternativas para disminuir la producción de vehículos con motores de combustión.
La Iniciativa de Vehículos Eléctricos (EVI) es un foro de políticas multigubernamentales dedicado a acelerar la introducción y adopción de vehículos eléctricos en todo el mundo. La electrificación es un componente clave del objetivo de la EVI para mejorar el uso de energía
limpia. Los vehículos eléctricos ofrecen un transporte más eficiente energéticamente, reducen las emisiones de gases de efecto invernadero, la dependencia del petróleo, así como la mejora de la calidad del aire local.
Recientemente, se ha anunciado que, en las próximas décadas, todas las armadoras de automóviles aumentarán la producción de nuevos diseños con motores eléctricos a fin de sustituir los vehículos propulsados por motores de combustión interna (ICEV). Se espera que para el año 2050 la venta de vehículos con combustibles de gasolina disminuya de un 93% (2018) a un 75% debido al crecimiento de producción de vehículos con baterías eléctricas (BEV), vehículos híbridos eléctricos enchufables (PHEV) y vehículos eléctricos híbridos
(HEV).
En México, existen diversas compañías automotoras que ya cuentan con modelos eléctricos e híbridos para la venta al público tales como Nissan, BMW, General Motors, Toyota y Porsche. Estos nuevos vehículos se asemejan entre sí por su sistema de propulsión ecológico basado en motores suministrados por baterías, lo que da como resultado la reducción del consumo de combustibles y la disminución de contaminantes ambientales.
Desde su primera aparición en 1991, las baterías de iones litio (LIBs) han sido consideradas como la tecnología con mayor potencial para el desarrollo de sistemas de almacenamiento de energía para automóviles de nueva generación, gracias a su alta densidad energética y ligereza, lo cual permite fabricar baterías más pequeñas, de menor peso y con una vida útil más larga que las baterías convencionales. Además, las baterías de ion litio en comparación con las baterías de plomo ácido y de níquel-hidruro metálico, ofrecen ventajas tales como alta eficiencia energética, mínimos efectos de memoria y ciclos de vida relativamente largos. Las baterías de litio se utilizan en diversas áreas, en la electrónica de consumo actual como en teléfonos celulares, computadoras portátiles, cámaras digitales y reproductores portátiles de audio/juegos. También son ampliamente utilizadas en el sector aeronáutico, en el área de energías estacionarias para el desarrollo de estaciones de almacenamiento de energías y en el área de medicina para corazones artificiales totales (TAH), instrumentos quirúrgicos y prótesis dinámicas. La mayoría de las baterías comerciales a base de electrolitos líquidos y sales de litio, contienen disolventes orgánicos que tienen un alto rendimiento con respecto a la conductividad. Sin embargo, los electrolitos líquidos incluyen disolventes altamente inflamables y son susceptibles a provocar fugas o explosiones cuando las baterías sufren de un sobrecalentamiento o sobrecarga, lo que dificulta su comercialización a gran escala. Una alternativa que ha venido desarrollándose para acabar con estos riesgos consiste en sustituir los electrolitos líquidos por polielectrolitos (PE) en estado sólido. Los materiales basados en poli(óxido de etileno) (PEO), que es un compuesto de poliéter con estructura química de H–(O–CH2– CH2)n–OH, tienen varias ventajas: alta seguridad, fabricación simple, bajo costo, alta densidad de energía, buena estabilidad química y excelente compatibilidad con sales de litio. Sin embargo, el PEO lineal típico tiene baja conductividad iónica debido a la alta cristalinidad de las cadenas de óxido de etileno (EO), que puede restringir la transición iónica debido a la estructura rígida. En los últimos años realizar estudios sobre electrolitos más seguros y confiables para LIBs ha dado a los investigadores mucha área de trabajo. Es por ello que se han desarrollado nuevos polielectrolitos a partir de derivados de PEO modificados químicamente con la finalidad de mejorar las propiedades mecánicas disminuyendo la cristalinidad de las cadenas poliméricas de los PEO así como la flamabilidad de los disolventes sin comprometer su flexibilidad y, sobre todo, su conductividad iónica. En esta recopilación de información se mostrarán los últimos avances realizados para la obtención de PE basados en derivados de PEO para su aplicación en baterías de litio en dirección a la electrificación vehicular. | |
| 2019 | |
| Trabajo terminal, especialidad | |
| QUÍMICA | |
| Aparece en las colecciones: | Tesis de Maestría |
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