La simulación por ordenador realizada por la Universidad Complutense de Madrid permite estudiar durabilidad y rendimiento de la batería
Una investigación liderada por la Universidad Complutense de Madrid (UCM) ha desarrollado, mediante simulaciones en ordenador, modelos simplificados para estudiar el calentamiento que se produce en las baterías de litio durante su funcionamiento y que afectan a la seguridad y la vida útil de estos dispositivos.
Hoy en día, las baterías de litio se emplean en todo tipo de dispositivos móviles, así como en vehículos eléctricos. En comparación con otras baterías, las de litio se caracterizan por una mayor densidad de energía, eficiencia y ciclo de vida más largo, aunque el calor que generan acorta su durabilidad.
Para tomar decisiones que mejoren su rendimiento, se emplean modelos de baterías de litio, pero son complejos y caros de simular. La novedad de este trabajo, publicado en Revista de la Real Academia de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales, radica según Juan-Antonio Infante, investigador del Instituto de Matemática Interdisciplinar (IMI) y profesor del Departamento de Análisis Matemática y Matemática Aplicada, en que “los métodos desarrollados permiten cuantificar, de forma sencilla y a partir de mediciones del voltaje, la incertidumbre en algunos parámetros físicos que dependen de la temperatura del sistema”
El trabajo se ha realizado en el IMI y la Facultad de Ciencias Matemáticas a través del grupo MOMAT (ambos de la UCM), así como en el Centro de Investigaciones Matemáticas (CIMAT) de Guanajuato, México.
Para ello se ha contado con la experiencia y conocimientos previos del grupo en el campo de la modelización de baterías de litio, se han utilizado los servidores de cálculo del IMI y se han invertido más de dos años en elegir las técnicas necesarias e implementarlas para, finalmente, depurar y analizar los resultados.
“La simulación mediante ordenador de su comportamiento, especialmente de la temperatura que alcanza durante su funcionamiento, permite, por un lado, hacer estudios sobre su durabilidad, seguridad de uso y rendimiento, lo cual es de gran ayuda a la hora de diseñar nuevas baterías evitando costes de experimentos”, destaca Ángel Manuel Ramos del Olmo, director del IMI y del grupo MOMAT.
Además, Marcos Capistrán, investigador del CIMAT, añade que han podido mejorar las herramientas de monitoreo de la actividad de una batería y explica que estas simulaciones “también sirven para cuantificar el calor reversible generado, el cual es parte sustancial de la generación total de calor”.
La metodología presentada en este trabajo puede extenderse a otros modelos más complejos y responder otras preguntas de investigación.
Referencia bibliográfica:
Capistrán, M.A., Infante, JA. & Ramos, Á.M. Thermal uncertainty analysis of a single particle model for a Lithium-Ion cell. Rev. Real Acad. Cienc. Exactas Fis. Nat. Ser. A-Mat. 117, 64 (2023). DOI: 10.1007/s13398-022-01340-3.
