Evaluación de la variabilidad en baterías de ion-litio mediante un enfoque de C-rate adaptativo
Évaluation de la variabilité dans les batteries lithium-ion à l'aide d'une approche adaptative du C-rate
Résumé
La variación celda-a-celda en baterías de ion-litio (Lithium-ion Battery, LIB) es un fenómeno crítico que afecta el rendimiento, la eficiencia y la vida útil de los dispositivos sistemas de almacenamiento de energía. En sistemas de gran capacidad, como los BESS (i.e., Battery Energy Storage Systems) y los EVs (i.e., Electric Vehicles), donde se emplean cientos o incluso miles de celdas, la celda más débil puede limitar el rendimiento de todo el módulo. Por ello, minimizar la variabilidad celda-a-celda es clave para la eficiencia del sistema. Sin embargo, las tolerancias en los procesos de fabricación introducen inevitablemente variaciones en las celdas, por lo que es importante tener en cuenta dichas variaciones al estudiar cada celda de forma individual. En este contexto, este trabajo propone un enfoque experimental basado en un barrido adaptativo de la tasa de ensayo (C-rate), con el objetivo de diferenciar entre variaciones intrínsecas de fabricación y aquellas inducidas por los propios protocolos de prueba, generalmente realizados con C-rates fijos, relativos al valor nominal estándar. A través de ciclos iniciales nominales, se determina la capacidad real de cada celda, permitiendo la posterior aplicación de tasas de carga ajustadas individualmente en función de su capacidad real. Adicionalmente, se realizan pruebas evaluando la capacidad termodinámica y cinética, y su relación con la variabilidad observada. Los resultados muestran que los métodos tradicionales pueden inducir a errores en la estimación del rendimiento real, mientras que la estrategia adaptativa en algunos casos reduce la dispersión en capacidad proporcionando una caracterización más precisa. El barrido adaptativo de C-rate puede ser una herramienta efectiva para mejorar la evaluación de baterías y optimizar la gestión de las mismas en los procesos de caracterización, ensamblaje de packs, y en la evaluación de estado de salud.