Crean algoritmo para calcular degradación y capacidad de carga de baterías de litio

 15-09-2020
Patricio Contreras

 

   

 

Parte importante de los aparatos electrónicos y dispositivos utilizan baterías de iones de litio como fuente de alimentación, incluyendo coches eléctricos e híbridos, dada su ligereza y capacidad de carga superiores. Sin embargo, es conocida su tendencia natural a degradarse, lo que a lo largo del tiempo impacta en la confiabilidad de su funcionamiento, así como en su capacidad de carga. Sobre esto, científicos de la Escuela de ciencias ambientales, de la tierra y energía en Stanford, diseñaron un algoritmo capaz de medir el estado de degradación de una batería de litio.

Conocer la capacidad real de una batería no solo es importante para tomar decisiones con respecto al mantenimiento de los dispositivos; también resulta un problema, ya que los aparatos calculan su capacidad de carga a partir de un modelo fijo, mismo que no toma en cuenta el efecto del paso del tiempo: "En realidad, el litio se pierde debido a efectos secundarios conforme la batería se degrada, por lo que estas predicciones resultan en modelos inexactos.", afirma Anirudh Allam, estudiante del doctorado en ingeniería en recursos energéticos de Stanford y coautor de la investigación.

La generación del modelo consistió en conjuntar modelos computarizados que simulan las condiciones electroquímicas naturales que provocan la degradación y pérdida de litio, con datos extraídos de sensores en los sistemas de gestión de baterías presentes tanto en los coches eléctricos como en teléfonos celulares. El modelo generado permite estimar, con solo un 2% de incertidumbre, no solo la carga de una batería, sino su estado de salud y capacidad.

En específico, la parte de las baterías sujeta a degradación es el electrolito, una solución de iones libres, en este caso, de litio, que media entre dos electrodos (uno positivo y otro negativo) y sirve como conductor de energía eléctrica y almacenamiento de la carga. Factores como fluctuaciones en las corriente de carga y la temperatura del ambiente contribuyen a la pérdida natural de iones en un electrolito, en un proceso gradual que se traduce en eventuales limitaciones para la autonomía energética de los dispositivos.

"Nuestros sistemas revelan donde están los márgenes, para que las baterías puedan ser operadas con mayor precisión" expresó Simona Onori, profesora asistente en ingeniería en recursos energéticos y también coautora de la investigación, sobre los potenciales beneficios del modelo: "Es un algoritmo práctico e implementable el cual, si es adoptado por los coches de mañana, puede resultar en la posibilidad de tener baterías más duraderas y pequeñas, así como vehículos más confiables"

Más allá de los dispositivos electrónicos personales utilizados día con día, los beneficios en términos de certidumbre y ahorro energético que conlleva este nuevo algoritmo para monitorear el estado y la degradación de las baterías de litio tiene implicaciones importantes en tecnologías que conlleven un uso más extensivo de las mismas. Tal es el caso de los coches eléctricos, donde hasta un tercio del precio de manufactura de cada unidad es absorbido por la baterías de litio.

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