Aumentan 50% la vida útil de las baterías de ion-litio al cargarlas con alta corriente
(eurekalert.org)Investigadores descubren una forma sorprendente de mejorar el rendimiento de las baterías
-
Por qué es importante la primera carga de una batería de ion-litio
- La primera carga de una batería es un proceso crucial que determina su rendimiento y vida útil
- Según una investigación del SLAC-Stanford Battery Center, si la primera carga se realiza con alta corriente, la vida útil de la batería aumenta 50% y el tiempo de carga inicial se reduce de 10 horas a 20 minutos
-
Mejora del rendimiento de las baterías mediante machine learning científico
- El equipo de investigación utilizó machine learning científico para identificar cambios específicos en los electrodos de la batería
- Estos cambios ofrecen información clave para que los fabricantes de baterías optimicen sus procesos y mejoren sus productos
-
Contexto de la investigación y colaboración
- La investigación se llevó a cabo en colaboración entre el equipo de SLAC/Stanford, Toyota Research Institute (TRI), MIT y la University of Washington
- Como parte de la investigación de sostenibilidad de SLAC, contribuye a hacer más económicas tecnologías importantes para la transición energética
-
Impacto práctico en la fabricación de baterías
- Los resultados de la investigación tienen un impacto práctico no solo en vehículos eléctricos y redes eléctricas, sino también en otras tecnologías
- La fabricación de baterías es un proceso que consume mucho capital, energía y tiempo, y es difícil de optimizar
- Los resultados presentan un enfoque general para comprender y optimizar una etapa importante de la fabricación de baterías
La capa "squishy", clave del rendimiento de la batería
-
Comprensión del ciclado inicial de la batería
- El equipo de investigación fabricó celdas tipo pouch en las que el cátodo y el ánodo están rodeados por una solución electrolítica
- Cuando la batería se carga, los iones de litio se desplazan hacia el ánodo y se almacenan allí
- Cuando la batería se descarga, los iones de litio se desplazan hacia el cátodo y hacen fluir los electrones
-
La importancia de la capa SEI
- Durante la primera carga, parte del litio se desactiva y forma una capa SEI (interfase de electrolito sólido)
- La capa SEI protege el ánodo y extiende la vida útil de la batería
La alta corriente de carga mejora el rendimiento de la batería
-
Problemas del método tradicional de carga con baja corriente
- Los fabricantes normalmente realizan la primera carga con baja corriente para formar la capa SEI
- Sin embargo, la carga con baja corriente requiere mucho tiempo y es costosa
-
Ventajas de la carga con alta corriente
- El equipo confirmó resultados recientes de investigación que muestran que la carga con alta corriente no degrada el rendimiento de la batería
- La carga con alta corriente aumenta 50% la vida útil de la batería y eleva la proporción inicial de litio desactivado
-
Optimización mediante machine learning científico
- El equipo utilizó machine learning científico para identificar los factores importantes
- La temperatura y la corriente de carga resultaron ser los factores más importantes
Acerca de SLAC
- SLAC National Accelerator Laboratory
- SLAC es un laboratorio de investigación que explora los principios fundamentales del universo y la materia, y desarrolla herramientas poderosas
- Con más de 60 años de investigación, abre camino al futuro en áreas como tecnologías cuánticas, computación científica y desarrollo de aceleradores de próxima generación
Resumen de GN⁺
- Esta investigación propone una manera de optimizar el proceso de primera carga de las baterías de ion-litio para aumentar su vida útil en 50%
- Utiliza machine learning científico para identificar factores clave y encontrar las condiciones óptimas de carga
- Ofrece información importante para que los fabricantes de baterías mejoren sus procesos y reduzcan costos
- Esta investigación podría tener un impacto práctico no solo en vehículos eléctricos y redes eléctricas, sino también en otras tecnologías
- Entre productos con funciones similares están la tecnología de baterías de Tesla y las soluciones de baterías de Panasonic
1 comentarios
Comentarios en Hacker News
Por mi experiencia trabajando en la industria, soy un poco escéptico con esta investigación. Con condiciones iniciales de carga distintas, podría haber mostrado un mejor rendimiento
Si este resultado se valida en producción, sería un hallazgo muy interesante. Una variable oculta del proceso queda claramente expuesta
He podido revivir una batería de litio completamente descargada conectándola durante unos segundos a una batería completamente cargada
TL;DR: durante la carga inicial de "formación" de la batería, parte del litio se desactiva y forma una capa protectora (SEI) alrededor del ánodo. El estudio encontró que, al usar una corriente inicial más alta, el 30% pasa a convertirse en SEI. Esto reduce la capacidad de la batería, pero fortalece la capa protectora del electrodo y ofrece una mejor vida útil a lo largo de los ciclos de carga
Si una buena capa SEI es importante, me pregunto si no se podría formar previamente una capa sobre el electrodo antes de ensamblar la batería. Entonces se podría hacer que la forma de la capa fuera más uniforme
Estoy confundido... me pregunto si esto es una predicción o si fue verificado experimentalmente
En un artículo reciente encontraron que cargar con el doble de corriente usando una onda cuadrada de frecuencia de 2khz casi elimina la degradación de la batería
¿Qué significa vida útil de la batería? ¿Degradación de capacidad o falla aleatoria?
Probablemente están quemando la microestructura para hacer más estable la formación de filamentos, como cuando la electricidad de alto voltaje graba la madera
TL;DR una corriente alta hace que se forme una capa distinta sobre el ánodo (y, obviamente, más rápido). Antes se pensaba que una carga inicial lenta llevaba a una mejor formación. Esto es una mejora incremental de ajuste del proceso, no un cambio fundamental