Energetica XXI. Marzo 2024

Diagnóstico y reacondicionamiento de baterías de movilidad eléctrica El impulso del sector de las baterías trae consigo un incremento de baterías retiradas del uso, bien por fin de vida útil o bien por fallo. Este proyecto trata de aportar soluciones tecnológicas al problema detectado en la industria del incremento de baterías tratadas como residuos cuando aún ofrecen capacidades para su uso, la baja rentabilidad del reciclaje debido a los volúmenes de trabajo actuales, y la necesidad de especialización y automatización de la industria en este campo. INSTITUTO TECNOLÓGICO DE LA ENERGÍA (ITE) L a determinación de la vida útil de las baterías depende de conocimientos sobre los mecanismos internos de envejecimiento, que no son medibles en una batería en uso. Es por ello por lo que estos conocimientos se han de traducir a variables externas, medibles y controlables por el sis- tema de gestión de las baterías. En el caso de la movilidad eléctrica, la vida útil de las baterías se limita a una pérdida del 20% de la capacidad inicial. Debido a las diferencias entre celdas esto puede signifi- car un diagnóstico de fin de vida de un pack cuando una de sus celdas ve su salud redu- cida un 20%. Estas diferencias son difíciles de reducir, ya que entran en juego variables intrínsecas derivadas de los procesos de fabricación de las celdas, variables extrínsecas como los contactos y soldaduras, y otras de uso, como el gradiente térmico según su sistema de refrigeración. El sistema de gestión de las baterías, centralizado en su BMS (Battery Management System), ha de mantener la homogeneidad entre el estado de las celdas para garantizar el rendimiento, seguridad y vida útil de las baterías. El BMS tiene ciertas limitaciones en su diag- nóstico y estimación de parámetros, puesto que depende de la sensórica, y, en muchas ocasiones se opta por la de mayor simplici- dad para reducir la complejidad del sistema. Esto implica que la incertidumbre de la me- dida se propague y cause desviaciones en el diagnóstico y en el equilibrado de las celdas. La heterogeneidad entre las celdas y el diagnóstico del BMS pueden conducir a re- tirar del mercado una batería que aún puede ser aprovechada. Esto supone el tratamien- to como residuo de un producto apto para uso, y un consumo material y energético en la producción de su reemplazo. Propuesta de valor El reacondicionamiento de las baterías en el ITE se plantea como opción para alargar la vida útil para la que fue diseñada inicialmen- te. Para ello, una de las etapas necesarias para el reacondicionamiento es el diagnós- tico de la batería. Conocer su estado permite establecer la estrategia de reparación o re- emplazo de sus componentes. De este modo, la propuesta de valor permi- tiría acelerar en tiempo y reducir en costes este proceso de diagnóstico y de reacondi- cionamiento, mediante la combinación de la investigación industrial y el desarrollo expe- rimental para la validación de las soluciones. El proyecto contempla la investigación industrial encaminada al desarrollo de pro- cesos, herramientas y servicios de diagnós- tico de baterías, además de la construcción de un prototipo en entorno de laboratorio que permita validar estos desarrollos. El prototipado y validación física de los cono- cimientos teóricos, en forma de un banco de reacondicionamiento de baterías, también se enmarcan en el desarrollo experimental, mediante el empleo de conocimientos y téc- nicas ya existentes de índole tecnológica. Avances tecnológicos Se han definido los criterios a considerar en la sistemática de diagnóstico: por un lado, el diagnóstico ha de realizarse en tiempos equivalentes a los de la industria de cara al incremento de volúmenes de baterías que se han de diagnosticar en un futuro; de la mis- ma manera, el diagnóstico ha de ser robusto frente a las condiciones de entorno y cam- bios en los equipos de medida; y, por otro lado, el diagnóstico ha de ser implementable al pack o módulo de baterías, puesto que en muchos casos el desensamblaje a subsiste- mas más simples como es el nivel de celda no es posible o es ineficiente. En el proyecto EÓN se han analizado dife- rentes técnicas de diagnóstico para la carac- terización de baterías a partir de los criterios establecidos previamente y se han plantea- do nuevas sistemáticas para la obtención de los indicadores de diagnóstico. Además, se han realizado pruebas de concepto sobre baterías de movilidad ligera (Figura 1). Por otra parte, en el proyecto también se está trabajando en el reacondicionamiento centrado en las celdas, como unidad de al- macenamiento básica de la batería. Las dife- rencias entre celdas son difíciles de reducir, ya que entran en juego variables intrínsecas derivadas de los procesos de fabricación de las celdas, variables extrínsecas como los Figura 1. 84 ENERGÉTICA XXI · 234 · MAR 24