Los investigadores de WMG en la Universidad de Warwick han desarrollado una nueva prueba directa y precisa de las temperaturas internas de las baterías de iones de litio y sus potenciales de electrodos y descubrieron que las baterías se pueden cargar de forma segura hasta cinco veces más rápido que los límites de carga recomendados actualmente.
La nueva tecnología funciona in situ durante el funcionamiento normal de una batería sin impedir su rendimiento y ha sido probada en baterías estándar disponibles en el mercado. Dicha nueva tecnología permitirá avances en la ciencia de los materiales de la batería, tasas de carga de batería flexible, ingeniería térmica y eléctrica denuevos materiales / tecnología de batería y tiene el potencial de ayudar al diseño de sistemas de almacenamiento de energía para aplicaciones de alto rendimiento, como carreras de motor y balanceo de red.
Si una batería se sobrecalienta, corre el riesgo de sufrir daños graves, especialmente en su electrolito, e incluso puede conducir a situaciones peligrosas en las que el electrolito se descompone para formar gases que son inflamables y causan una acumulación significativa de presión. La sobrecarga del ánodo puede provocarlo.gran cantidad de galvanoplastia de litio que forma dendritas metálicas y eventualmente perfora el separador causando un corto circuito interno con el cátodo y la subsiguiente falla catastrófica.
Para evitar esto, los fabricantes estipulan una velocidad o intensidad de carga máxima para las baterías en función de lo que creen que son la temperatura crucial y los niveles potenciales que deben evitarse. Sin embargo, hasta ahora las pruebas de temperatura interna y la obtención de datos sobre el potencial de cada electrodo en unla batería ha resultado imposible o poco práctica sin afectar significativamente el rendimiento de la batería.
Los fabricantes han tenido que confiar en una instrumentación externa limitada. Obviamente, este método no puede proporcionar lecturas precisas, lo que ha llevado a los fabricantes a asignar límites muy conservadores en la velocidad o intensidad de carga máxima para garantizar que la batería no se dañe o que el peor de los casos sufraFallo catastrófico.
Sin embargo, los investigadores de WMG en la Universidad de Warwick han estado desarrollando una nueva gama de métodos que permiten el monitoreo directo y altamente preciso de la temperatura interna y el estado "por electrodo" de las baterías de iones de litio de varios formatos y destinos. Estos métodos puedense debe usar durante el funcionamiento normal de una batería sin impedir su rendimiento y se ha probado en baterías de clase automotriz disponibles comercialmente. Los datos adquiridos por dichos métodos son mucho más precisos que la detección externa y el WMG ha podido determinar que las baterías de litio disponibles comercialmentedisponible hoy se podría cobrar al menos cinco veces más rápido que las tarifas máximas recomendadas actuales.
Dr. Tazdin Amietszajew, investigador de WMG, Universidad de Warwick, Dr. Tazdin Amietszajew, el investigador de WMG que dirigió esta investigación, dijo :
"Esto podría traer enormes beneficios a áreas como las carreras de motor que obtendrían beneficios obvios al poder superar los límites de rendimiento, pero también crea enormes oportunidades para los consumidores y los proveedores de almacenamiento de energía. La carga más rápida, como siempre, se produce a expensas deduración de la batería en general, pero muchos consumidores agradecerían la capacidad de cargar la batería de un vehículo rápidamente cuando se requieren tiempos de viaje cortos y luego cambiar a períodos de carga estándar en otros momentos. Tener esa flexibilidad en las estrategias de carga podría incluso ayudar a los consumidores a beneficiarsede incentivos financieros de compañías eléctricas que buscan equilibrar los suministros de la red utilizando vehículos conectados a la red ".
"Esta tecnología está lista para aplicarse ahora a las baterías comerciales, pero necesitaríamos asegurarnos de que los sistemas de administración de baterías en los vehículos, y que la infraestructura que se está instalando para los vehículos eléctricos, sean capaces de acomodar tasas de carga variables que incluirían estos más nuevosperfiles / límites ajustados con precisión "
La tecnología que los investigadores de WMG han desarrollado para esta nueva detección directa de batería in situ emplea electrodos de referencia en miniatura y rejillas de fibra Bragg FBG roscadas a través de una capa de protección de tensión a medida. Se aplicó una capa externa de etileno propileno fluorado FEP sobre elfibra, que agrega protección química contra el electrolito corrosivo. El resultado es un dispositivo que puede tener contacto directo con todas las partes clave de la batería y resistir el estrés eléctrico, químico y mecánico infligido durante el funcionamiento de las baterías, al tiempo que permite lecturas precisas de temperatura y potencial.
El profesor asociado de WMG, Dr. Rohit Bhagat, que también fue uno de los investigadores en el documento, dijo :
"Este método nos proporcionó un nuevo diseño de instrumentación para usar en celdas comerciales 18650? Que minimiza las alteraciones adversas y previamente inevitables a la geometría de la celda. El dispositivo incluía un electrodo de referencia in situ junto con un sensor de temperatura de fibra óptica. Somosconfía en que también se pueden desarrollar técnicas similares para su uso en células de bolsa ".
"Nuestro grupo de investigación en WMG ha estado trabajando en una serie de soluciones tecnológicas para este problema y esta es solo la primera que publicamos. Esperamos publicar nuestro trabajo sobre otros enfoques innovadores para este desafío en el próximo año"
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Warwick . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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