Análisis experimental de baterías con tecnología silicio-grafito: evaluación de ciclado y degradación
Analyse expérimentale des batteries à technologie silicium-graphite : évaluation du cyclage et de la dégradation
Résumé
Con la creciente demanda en el mercado de vehículos eléctricos y de sistemas de almacenamiento de energía, es fundamental mejorar las prestaciones de las baterías de iones de litio (Li-ion). En este contexto, tecnologías emergentes como las basadas en ánodos de silicio-grafito (Si-Gr) se presentan prometedoras, debido al significativo aumento de su energía específica respecto a tecnologías ya establecidas de Li-ion. Sin embargo, las tecnologías de Si-Gr se enfrentan a desafíos científico-técnicos, ya que su inherente inestabilidad electroquímica afecta a su vida cíclica. Bajo este argumento, se motiva el estudio exhaustivo de baterías Si-Gr para analizar sus prestaciones a lo largo de su vida cíclica, así como para analizar su degradación. En este trabajo se realizan extensos ensayos experimentales en baterías comerciales de tecnología Si-Gr de dos reconocidos fabricantes (LG y Samsung), evaluando diferentes protocolos de ciclado, incluyendo ciclados nominales, perfiles de conducción dinámicos, entre otros. Se observó que el tipo de ciclado tuvo un impacto en la vida útil de las baterías, aunque en términos generales superando las especificaciones de vida útil facilitadas por los fabricantes. Asimismo, se empleó la técnica de capacidad incremental para evaluar los modos de envejecimiento, identificando una degradación multimodal relacionada con la pérdida de material activo en ambos electrodos, así como el fenómeno de pérdida de inventario de litio. Estos hallazgos resaltan la importancia de analizar los modos de envejecimiento para una mejor comprensión de la evolución de la capacidad, y tienen implicaciones significativas para la aplicación de las baterías Si-Gr en vehículos eléctricos y sistemas de almacenamiento.